RU2120703C1 - Device for induction heating of liquids in pipelines - Google Patents
Device for induction heating of liquids in pipelines Download PDFInfo
- Publication number
- RU2120703C1 RU2120703C1 RU97114777/09A RU97114777A RU2120703C1 RU 2120703 C1 RU2120703 C1 RU 2120703C1 RU 97114777/09 A RU97114777/09 A RU 97114777/09A RU 97114777 A RU97114777 A RU 97114777A RU 2120703 C1 RU2120703 C1 RU 2120703C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- induction
- winding
- pipeline
- input
- cylindrical
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- General Induction Heating (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах отопления и водоснабжения. The invention relates to electrical engineering and can be used in heating and water supply systems.
Известно устройство для индукционного нагрева жидкости, представляющее собой погружной водонагреватель, содержащий индукционную обмотку, заключенную в герметичную оболочку, состоящую из внутреннего и внешнего трубчатых элементов, соединенных по торцам фланцами, причем внутренний трубчатый элемент выполнен в виде набора отдельных труб, установленных по образующим цилиндра вплотную друг к другу, а каждая пара труб герметично соединена пластиной, расположенной по всей длине труб по касательной к их наружной поверхности (а.с. СССР N 1760653, H 05 B 6/10, 1992 г.). A device for induction heating of a liquid is known, which is an immersion heater containing an induction winding enclosed in a sealed enclosure consisting of internal and external tubular elements connected at the ends of the flanges, the inner tubular element being made as a set of separate pipes installed close to the cylinder to each other, and each pair of pipes is hermetically connected by a plate located along the entire length of the pipes tangentially to their outer surface (A.S. USSR N 1760653, H 05 B 6/10, 1992).
Однако известное устройство имеет недостаточно высокий коэффициент полезного действия (КПД) и высокую металлоемкость. Эти недостатки обусловлены низкой частотой тока питания индукционной обмотки (50 Гц), требующей большого количества витков медного провода и приводящей к омическим потерям в обмотке. Известно также устройство для индукционного нагрева жидкости в трубопроводе, включающее одну или несколько индукционных обмоток, охватывающих одну или несколько труб с жидкой средой. Поток ее проходит через систему каналов в форме лабиринта из внутренних каналов с кольцами или спиралями, которые образуют электрические короткозамкнутые контуры и при подводе питания к индукционным обмоткам нагреваются и нагревают соприкасающуюся среду (ЕПВ N 0075811, H 05 B 6/10, F 24 H 1/10, 1983 г.). However, the known device does not have a high efficiency (efficiency) and high metal consumption. These disadvantages are due to the low frequency of the power supply current of the induction winding (50 Hz), which requires a large number of turns of copper wire and leads to ohmic losses in the winding. A device is also known for induction heating a liquid in a pipeline, including one or more induction windings covering one or more pipes with a liquid medium. Its flow passes through a system of channels in the form of a labyrinth from internal channels with rings or spirals that form electrical short-circuited circuits and, when power is supplied to the induction windings, are heated and the contact medium is heated (EPO N 0075811, H 05 B 6/10, F 24 H 1 / 10, 1983).
Известное устройство имеет недостаточно высокий КПД, обусловленный большими потерями в связи с повышенным электрическим сопротивлением громоздкой конструкции лабиринтов. Кольца и спирали внутри лабиринтов мешают перемещению в верхнюю часть нагревателя теплых потоков жидкости. Устройство сложно в изготовлении, металлоемко, так как содержит много деталей внутри лабиринтов, и при его изготовлении используют большое количество медной проволоки в обмотках из-за применения низкочастотного тока питания (50 Гц). The known device has a low efficiency, due to large losses due to increased electrical resistance of the bulky design of the labyrinths. Rings and spirals inside the labyrinths interfere with the movement of warm fluid flows into the upper part of the heater. The device is difficult to manufacture, metal-intensive, since it contains many parts inside the mazes, and in its manufacture a large amount of copper wire is used in the windings due to the use of a low-frequency supply current (50 Hz).
Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату к заявляемому является известное устройство для индукционного нагрева жидкости в трубопроводе (заявка Франции N 2568083, H 05 B 6/10, 1986 г.), включающее по меньшей мере один индукционный нагреватель, содержащий по меньшей мере одну индукционную обмотку с электротеплоизоляционной прокладкой, охватывающую цилиндрическую магнитопроводную емкость, соединенную с трубопроводом для подачи и отвода жидкости через соответственно входной и выходной патрубки и последовательно соединенный с регулятором переменного тока в виде двух выключателей тока термодатчиком, механически закрепленным на выходной магистрали трубопровода. Источник питания - переменный ток с частотой 50 Гц. The closest in technical essence and the achieved result to the claimed is a known device for induction heating of a liquid in a pipeline (French application N 2568083, H 05 B 6/10, 1986), comprising at least one induction heater containing at least one an induction winding with an electrothermal insulating gasket, covering a cylindrical magnetically conducting capacitance connected to the pipeline for supplying and discharging liquid through the inlet and outlet pipes, respectively, and connected in series with an alternating current regulator in the form of two current switches with a thermal sensor mechanically mounted on the output pipeline of the pipeline. The power source is alternating current with a frequency of 50 Hz.
Недостатком известного устройства является недостаточно высокий коэффициент мощности (0,70 - 0,78), поскольку при его эксплуатации происходит рассеяние тепла в пространстве от наружной индукционной обмотки, и неполное поглощение электромагнитной энергии оболочкой индукционного нагревателя. Снижение коэффициента мощности приводит к снижению КПД устройства (до 0,80 - 0,85). КПД снижают и омические потери на индукционной обмотке известного устройства с большим количеством витков медного провода, что связано с использованием тока питания частотой 50 Гц. По этой же причине известный нагреватель выполнен толстостенным. Большой расход меди и стали делает производство известного устройства неэкономичным. Вес устройства примерно 45 - 50 кг. A disadvantage of the known device is the insufficiently high power factor (0.70 - 0.78), since during its operation there is heat dissipation in space from the external induction winding, and incomplete absorption of electromagnetic energy by the shell of the induction heater. A decrease in power factor leads to a decrease in the efficiency of the device (up to 0.80 - 0.85). Efficiency also reduces ohmic losses on the induction winding of a known device with a large number of turns of copper wire, which is associated with the use of a supply current of 50 Hz. For the same reason, the known heater is thick-walled. The high consumption of copper and steel makes the production of the known device uneconomical. The weight of the device is approximately 45 - 50 kg.
Еще один недостаток известного устройства - неравномерный и недостаточно быстрый нагрев больших объемов холодной жидкости, поскольку конструкция известного индукционного нагревателя обеспечивает нагрев лишь пристеночных слоев жидкости. В дальнейшем же тепло передается от более теплых слоев жидкости к холодным за счет естественной термоконвекции. Кроме того, необходимость использования толстостенной магнитопроводной емкости в известной конструкции приводит к снижению скорости нагрева жидкости. Another disadvantage of the known device is the uneven and not fast enough heating of large volumes of cold liquid, since the design of the known induction heater provides heating of only wall layers of the liquid. In the future, heat is transferred from the warmer layers of the liquid to the cold due to natural thermal convection. In addition, the need to use thick-walled magnetic capacitance in a known design leads to a decrease in the rate of heating of the liquid.
Известное устройство имеет недостаточно высокие характеристики надежности за счет частых ложных срабатываний термодатчика, а за ним - и выключателя нагрева, что обусловлено нестационарным характером нагрева слоев жидкости, обеспечиваемого конструкцией известного устройства. The known device does not have high reliability characteristics due to frequent false alarms of the temperature sensor, and after it the heating switch, due to the non-stationary nature of the heating of the liquid layers provided by the design of the known device.
В основу изобретения поставлена задача в устройстве для индукционного нагрева жидкости в трубопроводе путем ввода новых узлов для преобразования потребляемого электрического тока, усовершенствования системы управления устройством и конструкции индукционного нагревателя обеспечить повышение коэффициента мощности устройства, равномерности и скорости нагрева жидкости, снижение расхода металлов. При этом повышается КПД заявляемого устройства. The basis of the invention is the task in a device for induction heating of a liquid in a pipeline by introducing new units for converting the consumed electric current, improving the control system of the device and the design of the induction heater to increase the power factor of the device, uniformity and speed of heating the liquid, reducing metal consumption. This increases the efficiency of the claimed device.
Коэффициент мощности и КПД возрастают до 0,95 - 0,96. При испытании заявляемого устройства установлено, что время разогрева 70 л воды от 20 до 80oC составляет 45 - 50 мин при мощности устройства 3 - 4 кВт. Расход металлов снижен по сравнению с прототипом на 75 - 80%, скорость нагрева увеличилась на 10 - 15%. Вес заявляемого устройства составляет 7 - 8 кг, а экономия электроэнергии - 25 - 30%.Power factor and efficiency increase to 0.95 - 0.96. When testing the inventive device, it was found that the heating time of 70 liters of water from 20 to 80 o C is 45 - 50 min with a device power of 3 to 4 kW. The metal consumption is reduced in comparison with the prototype by 75 - 80%, the heating rate increased by 10 - 15%. The weight of the claimed device is 7 to 8 kg, and the energy savings are 25 to 30%.
Поставленная задача решается тем, что в известное устройство для индукционного нагрева жидкости в трубопроводе, включающее последовательно соединенные регулятор переменного тока, индукционный нагреватель, содержащий по меньшей мере одну индукционную обмотку с электротеплоизоляционной прокладкой, охватывающую цилиндрическую магнитопроводную емкость, имеющую связанные с трубопроводом входной и выходной патрубки, первый термодатчик, механически закрепленный на выходной магистрали трубопровода, введены в качестве регулятора переменного тока последовательно соединенные выпрямитель переменного тока и инвертор, выход которого подключен к электрическому входу индукционного нагревателя, а второй вход - к выходу блока управления инвертором, второй термодатчик, механически закрепленный на входной магистрали трубопровода, выходы первого и второго термодатчиков соединены с входами узла сравнения температур, один из выходов последнего подключен к входу блока управления инвертором, а второй - к входу блока управления насосом, выход блока управления насосом подключен к управляющему входу насоса, причем насос механически закреплен на трубопроводе между входной и выходной магистралями, а в индукционном нагревателе по меньшей мере одна индукционная обмотка, заключенная в герметичный цилиндрический корпус с электротеплоизоляциоными прокладками, размещена внутри цилиндрической магнитопроводной емкости, внутри емкости закреплены также по меньшей мере один цилиндрический и один круговой распределители потока нагреваемой жидкости, расположенные соответственно вдоль продольной и поперечной осей магнитопроводной цилиндрической емкости, снаружи индукционный нагреватель заключен к магитопроводный экран, а затем - в теплоизоляционный кожух, причем, указанные магнитопроводная емкость, корпус внутренней индукционной обмотки и распределители потока нагреваемой жидкости изготовлены из тонколистовой ферромагнитной стали. The problem is solved in that in the known device for induction heating of a liquid in a pipeline, comprising an alternating current regulator connected in series, an induction heater comprising at least one induction winding with an electrothermal insulation gasket, covering a cylindrical magnetically conducting capacitance having inlet and outlet pipes connected to the pipeline , the first temperature sensor, mechanically mounted on the output line of the pipeline, introduced as a regulator a series current rectifier and an inverter, the output of which is connected to the electric input of the induction heater, and the second input to the output of the inverter control unit, a second temperature sensor, mechanically fixed to the input pipeline, the outputs of the first and second temperature sensors are connected to the inputs of the temperature comparison unit , one of the outputs of the latter is connected to the input of the inverter control unit, and the second to the input of the pump control unit, the output of the pump control unit is connected to to the pump inlet, moreover, the pump is mechanically fixed on the pipeline between the inlet and outlet lines, and in the induction heater at least one induction coil enclosed in a sealed cylindrical body with electrothermal insulating gaskets is placed inside the cylindrical magnetically conductive tank, at least one is also fixed inside the tank cylindrical and one circular flow distributors of the heated fluid, located respectively along the longitudinal and transverse axes of the magneto a cylindrical wire tank, the induction heater is enclosed on the outside with a magnetically conducting screen, and then in a heat-insulating casing, moreover, the indicated magnetic-conducting capacitance, the body of the internal induction winding and the flow distributors of the heated fluid are made of sheet ferromagnetic steel.
Другим отличием заявляемого устройства является то, что в индукционном нагревателе размещена по меньшей мере еще одна внутренняя индукционная обмотка, каждая обмотка заключена в герметичный цилиндрический корпус, и обмотки закреплены в магнитопроводной емкости концентрично одна в другой с зазором между ними. Another difference of the claimed device is that at least one more internal induction winding is placed in the induction heater, each winding is enclosed in a sealed cylindrical casing, and the windings are mounted concentrically one in the other with a gap between them.
Еще одним отличием заявляемого устройства является то, что в индукционном нагревателе размещена по меньшей мере еще одна внутренняя индукционная обмотка, каждая обмотка заключена в герметичный цилиндрический корпус и обмотка закреплена в магнитопроводной емкости одна над другой с зазором между ними. Another difference of the claimed device is that at least one more internal induction winding is placed in the induction heater, each winding is enclosed in a sealed cylindrical casing and the winding is fixed one above the other with a gap between them.
Между совокупностью существенных признаков изобретения и достигаемым техническим результатом имеется причинно-следственная связь. Between the totality of the essential features of the invention and the achieved technical result there is a causal relationship.
Коэффициент мощности заявляемого устройства повышается за счет практически полного преобразования электромагнитной энергии. Этот эффект достигается введением в заявляемое устройство в качестве регулятора переменного тока последовательно соединенных выпрямителя переменного тока, инвертора и блока управления инвертором. С помощью выпрямителя сетевой переменный ток с частотой около 50 Гц превращается в постоянный, который с помощью инвертора преобразуется в высокочастотный: 10 - 20 кГц. Индукционная обмотка, на которую подают высокочастотный ток, изготовлена со значительно меньшим количеством витков, чем при подаче тока с промышленной частотой 50 Гц (прототип). Это существенно уменьшает омические потери, приводит к экономии меди и электроэнергии. The power factor of the claimed device is increased due to the almost complete conversion of electromagnetic energy. This effect is achieved by introducing into the inventive device as an AC regulator a series-connected AC rectifier, an inverter and an inverter control unit. Using a rectifier, the AC alternating current with a frequency of about 50 Hz is converted into direct current, which is converted into a high-frequency one using an inverter: 10 - 20 kHz. The induction winding, to which the high-frequency current is supplied, is made with a significantly smaller number of turns than when applying current with an industrial frequency of 50 Hz (prototype). This significantly reduces ohmic losses, leads to savings in copper and electricity.
С помощью блока управления инвертором автоматически регулируется величина тока, подаваемого на индукционную обмотку, обеспечивается высокая надежность работы всего устройства, т.к. предотвращается перегрев жидкости. Применение высокочастотного тока позволяет заменить все толстостенные металлические детали тонкостенными, что ускоряет нагрев жидкости и значительно снижает расход металла (на 75 - 80%) (Кувалдин А.Б. Индукционный нагрев ферромагнитной стали.- М.: Энергоатомиздат, 1988, с. 27). Using the inverter control unit, the current supplied to the induction winding is automatically adjusted, and the entire device is highly reliable, as liquid overheating is prevented. The use of high-frequency current makes it possible to replace all thick-walled metal parts with thin-walled ones, which accelerates fluid heating and significantly reduces metal consumption (by 75 - 80%) (Kuvaldin AB Induction heating of ferromagnetic steel.- M .: Energoatomizdat, 1988, p. 27) .
Надежной работе, более быстрому и равномерному нагреву больших объемов жидкости способствует введение в заявляемое устройство второго термодатчика, закрепленного на входной магистрали трубопровода и подключенного вместе с первым термодатчиком, закрепленным на выходной магистрали, к входам узла сравнения температур. Причем указанный узел имеет выходы на блоки управления инвертором и насосом, который установлен между входной и выходной магистралями трубопровода. В устройстве-прототипе присутствует лишь первый термодатчик, контролирующий начальную стадию нагрева жидкости и препятствующий увеличению скорости нагрева всего объема жидкости в основной магистрали. В известном устройстве происходят частые включения-выключения нагрева, поскольку процесс выравнивания температур различных слоев жидкости естественной термоконвекцией в начале выходной магистрали носит нестационарный характер. Это приводит к ложным срабатываниям первого термодатчика и выключателей и ухудшению технических характеристик устройства. Поэтому для начального разгона теплых слоев жидкости путем принудительной термоконвекции при включении нагрева в заявляемом устройстве между входной и выходной магистралями трубопровода установлен насос. После выравнивания градиентов температур в трубопроводе и достижения необходимых температурных показателей насос отключается автоматически с помощью блока управления насосом. Благодаря установлению насоса между входной и выходной магистралями трубопровода после его отключения возможно беспрепятственное движение жидкости по трубопроводу с последующей естественной термоконвекцией. Дальнейшее поддержание заданного температурного режима нагрева воды во входной магистрали трубопровода осуществляется вторым термодатчиком. Благодаря работе двух термодатчиков и узла сравнения температур повышается надежность работы заявляемого устройства и скорость нагрева жидкости. А за счет подключения к системе насоса с блоком управления повышается скорость нагрева, появляется возможность быстрого и равномерного нагрева больших объемов жидкости, повышается надежность работы заявляемого устройства за счет устранения перегрева жидкости и ложных срабатываний термодатчиков. Reliable operation, faster and more uniform heating of large volumes of liquid is facilitated by the introduction of a second temperature sensor fixed to the pipeline inlet device and connected together with the first temperature sensor fixed to the output line to the inputs of the temperature comparison unit. Moreover, this node has outputs to the control units of the inverter and the pump, which is installed between the input and output pipelines. In the prototype device there is only the first temperature sensor that controls the initial stage of heating the liquid and prevents the increase in the heating rate of the entire volume of liquid in the main line. In the known device there are frequent on-off heating, since the process of equalizing the temperatures of various layers of liquid by natural thermal convection at the beginning of the output line is unsteady. This leads to false alarms of the first temperature sensor and switches and deterioration of the technical characteristics of the device. Therefore, for the initial acceleration of the warm layers of the liquid by forced thermoconvection, when the heating is turned on, a pump is installed between the inlet and outlet pipelines of the pipeline in the inventive device. After equalizing the temperature gradients in the pipeline and reaching the required temperature indicators, the pump is switched off automatically using the pump control unit. Thanks to the installation of the pump between the inlet and outlet pipelines of the pipeline, after it is turned off, unhindered movement of the liquid through the pipeline is possible, followed by natural thermal convection. Further maintenance of a given temperature regime of water heating in the inlet pipeline is carried out by a second temperature sensor. Thanks to the work of two temperature sensors and a temperature comparison unit, the reliability of the inventive device and the heating rate of the liquid are increased. And by connecting to a pump system with a control unit, the heating rate increases, it becomes possible to quickly and uniformly heat large volumes of liquid, the reliability of the inventive device increases due to the elimination of liquid overheating and false alarms of temperature sensors.
В одном из частных вариантов использования известного устройства возможно применение насоса в случае установки в системе нагрева резервуара с жидкостью. Однако в конструкцию известного устройства насос не входит (см. фиг. 2 в описании к заявке Франции N 2568083), и в указанном выше частном случае применения известного устройства он выполняет функцию, отличную от функции насоса в заявляемой конструкции. In one of the private uses of the known device, it is possible to use a pump in case of installing a liquid reservoir in the heating system. However, the pump is not included in the design of the known device (see Fig. 2 in the description of French application N 2568083), and in the above particular case of the use of the known device, it performs a function different from that of the pump in the claimed design.
Новая конструкция индукционного нагревателя способствует увеличению коэффициента мощности и КПД устройства за счет устранения электрических потерь (благодаря применению магнитопроводного экрана). Скорость нагрева увеличивается за счет интенсификации теплопередачи с помощью цилиндрических и круговых металлических распределителей потока нагреваемой жидкости, которые делят поток холодной жидкости на узкие слои, значительно быстрее нагревающиеся, чем один широкий поток. Указанный эффект возрастает при введении в индукционный нагреватель кроме внешней индукционной обмотки еще и внутренней. В известном индукционном нагревателе тепло передается от индукционной обмотки к цилиндрической магнитопроводной емкости, а от нее к холодной жидкости, которая нагревается и передает тепло более холодным слоям. В заявляемом нагревателе тепло передается, например, по следующему пути: наружная индукционная обмотка, цилиндрическая магнитопроводная емкость, жидкость, цилиндрический распределитель потока, жидкость, круговой распределитель потока, жидкость, корпус внутренней индукционной обмотки и т.д. Быстрому и стабильному нагреву способствует и материал металлических деталей нагревателя: тонколистовая ферромагнитная сталь, которая быстро нагревается и быстро передает тепло жидкость. Увеличению энергосберегающего эффекта при эксплуатации известного устройства способствует имеющиеся электротеплоизоляционные прокладки и теплоизоляционный кожух. The new design of the induction heater increases the power factor and efficiency of the device by eliminating electrical losses (due to the use of the magnetic shield). The heating rate increases due to the intensification of heat transfer with the help of cylindrical and circular metal distributors of the heated fluid flow, which divide the cold fluid flow into narrow layers, which are heated much faster than one wide flow. This effect increases when introduced into the induction heater, in addition to the external induction winding, also the internal one. In the known induction heater, heat is transferred from the induction winding to the cylindrical magnetically conducting capacitance, and from it to the cold liquid, which is heated and transfers heat to the colder layers. In the inventive heater, heat is transferred, for example, in the following way: an external induction winding, a cylindrical magnetically conducting capacitance, a liquid, a cylindrical flow distributor, a liquid, a circular flow distributor, a liquid, an inner induction winding body, etc. The material of metal parts of the heater contributes to fast and stable heating: thin-sheet ferromagnetic steel, which quickly heats up and quickly transfers heat to the liquid. The increase in energy-saving effect during the operation of the known device is facilitated by the existing electrothermal insulating gaskets and heat-insulating casing.
На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для индукционного нагрева жидкости в трубопроводе. На фиг. 2 и 3 представлены соответственно продольный и поперечный разрезы индукционного нагревателя. In FIG. 1 is a block diagram of a device for induction heating a fluid in a pipeline. In FIG. 2 and 3 are longitudinal and transverse sections of an induction heater, respectively.
Устройство для индукционного нагрева жидкости в трубопроводе (фиг. 1) содержит последовательно соединенные выпрямитель 1 переменного тока и инвертор 2, выход которого подсоединен к индукционному нагревателю 3, а второй вход - к выходу блока 4 управления инвертором. Кроме того, устройство содержит первый термодатчик 5 и второй термодатчик 6, механически закрепленные соответственно на выходной 7 и входной 8 магистралях трубопровода. Электрически оба термодатчика своими выходами подключены к двум входам узла 9 сравнения температур, который одним своим выходом связан с входом блока 4 управления инвертором, а вторым - с входом блока 10 управления насосом. Выход блока 10 подсоединен к управляющему входу насоса 11, механически закрепленного между входной 8 и выходной 7 магистралями трубопровода. A device for induction heating of a liquid in a pipeline (Fig. 1) contains an AC rectifier 1 and an inverter 2 connected in series, the output of which is connected to the induction heater 3, and the second input is connected to the output of the inverter control unit 4. In addition, the device comprises a first temperature sensor 5 and a second temperature sensor 6, mechanically fixed respectively to the output 7 and input 8 pipelines. Electrically, both temperature sensors with their outputs are connected to two inputs of the temperature comparison unit 9, which is connected with the input of the inverter control unit 4 with one of its outputs, and the second with the input of the pump control unit 10. The output of block 10 is connected to the control input of the pump 11, mechanically fixed between the input 8 and output 7 pipelines.
Индукционный нагреватель 3 состоит из магнитопроводной цилиндрической емкости 12, на противоположных концах которой имеются для связи с основным трубопроводом патрубки: внизу емкости - входной патрубок 13, вверху - выходной патрубок 14. По наружной поверхности магнитопроводной цилиндрической емкости 12 проложена электротеплоизоляционная прокладка 15, затем закреплена наружная индукционная обмотка 16, которая снаружи защищена магнитопроводным экраном 17 и теплоизоляционным кожухом 18. Внутри емкости 12 индукционного нагревателя 3 расположены цилиндрические 19 и круговые 20 распределители потока нагреваемой жидкости. Внутри нагревателя 3 в его цилиндрической магнитопроводной емкости 12 закреплена внутренняя индукционная обмотка 21, заключенная в герметичный тороидальный цилиндрический корпус 22 проложенными внутри и снаружи его электротеплоизоляционными прокладками 15. Если в устройстве имеются две (и более) внутренние индукционные обмотки 21, заключенные каждая в корпус 22 с прокладками 15, то они механически закреплены внутри цилиндрической магнитопроводной емкости 12 концентрически одна в другой с зазором между ними или одна над другой также с зазором (на чертеже не показано). The induction heater 3 consists of a magnetically conducting
Заявляемое устройство работает следующим образом. The inventive device operates as follows.
Заявляемое устройство для индукционного нагрева жидкости в трубопроводе в зависимости от применения устанавливается в систему отопления или систему горячего водоснабжения. Устройство подключается к электросети в 220 В/380 В. Ток поступает на выпрямитель 1, который преобразует его в постоянный. Постоянный ток поступает с выхода выпрямителя 1 на вход инвертора 2 и преобразуется там в высокочастотный переменный ток (10 - 20 кГц). С выхода инвертора 2 высокочастотный ток подается в индукционный нагреватель жидкости 3, а именно: на наружную 16 и внутреннюю 21 индукционные обмотки, которые вихревыми токами быстро нагревают металл цилиндрической магнитопроводной емкости 12 и корпуса 22 обмотки 21. От них нагреваются пристеночные слои холодной жидкости и тонкие слои жидкости в зазорах между распределителями потока 19 или 20. The inventive device for induction heating of a liquid in a pipeline, depending on the application, is installed in a heating system or a hot water supply system. The device is connected to an electrical network of 220 V / 380 V. The current is supplied to rectifier 1, which converts it to constant. The direct current flows from the output of the rectifier 1 to the input of the inverter 2 and is converted there into a high-frequency alternating current (10 - 20 kHz). From the output of the inverter 2, a high-frequency current is supplied to the induction fluid heater 3, namely, to the outer 16 and inner 21 induction windings, which eddy currents quickly heat the metal of the cylindrical magnetically conducting
Магнитопроводный экран 17, система электротеплоизоляционных прокладок 15 и теплоизоляционный кожух 18 кроме изолирующей функции выполняют и энергосберегающую функцию. The
Для начального разгона жидкости (принудительной конвекции) и предупреждения ее вскипания включают насос 11, управляемый блоком 10 в зависимости от сигнала, подаваемого из узла 9 сравнения температур после анализа в нем сигналов, поступивших от термодатчиков первого 5 (на выходной 7 магистрали трубопровода) и второго 6 (на входной 8 магистрали). После выравнивания температур жидкости в магистралях 7 и 9 насос 11 отключается с помощью блока 10. В дальнейшем насос 11 может быть включен при установке более высокого режима нагрева. Одновременно узел 9 сравнения температур вырабатывает управляющее напряжение, пропорциональное температуре жидкости внутри входного патрубка 13. Сигнал с выхода узла 9 поступает на вход блока 4 управления инвертором. For the initial acceleration of the liquid (forced convection) and prevention of its boiling, the pump 11 is activated, controlled by unit 10 depending on the signal supplied from the temperature comparison unit 9 after analyzing in it the signals received from the temperature sensors of the first 5 (on the output 7 of the pipeline main) and the second 6 (at entrance 8 of the highway). After equalizing the temperature of the liquid in the lines 7 and 9, the pump 11 is turned off using the block 10. In the future, the pump 11 can be turned on when you set a higher heating mode. At the same time, the temperature comparison unit 9 generates a control voltage proportional to the temperature of the liquid inside the
Сигнал с выхода блока 4 передается на второй уход инвертора 2, который согласует величину тока, питающего обмотки 16 и 21 индукционного нагревателя 3, с новым температурным режимом. Так достигается стабилизация температуры в трубопроводе. Нагретый поток жидкости через патрубок 14 поступает к потребителю. При достижении в контуре трубопровода заданной температуры жидкости потребляемую от сети мощность тока устройство автоматически снижает до уровня, необходимого для поддержания баланса температур, задаваемого блоком 4 в автоматическом режиме. The signal from the output of block 4 is transmitted to the second exit of the inverter 2, which matches the value of the current supplying the
В зависимости от потребляемой тепловой мощности в заявляемое устройство могут быть включены одна или несколько индукционных обмоток 16 и 21 и соответственно один или несколько распределителей потока 19 и 20. Заявляемое устройство обеспечивает предел автоматического регулирования температур от 5 до 95oC. Для горячего водоснабжения предложенное устройство обеспечивает быстрый нагрев расходной воды при меньших энергозатратах в прямоточном варианте или с использованием теплообменника.Depending on the consumed heat power, one or
Устройство выполнено на следующей элементной базе:
- выпрямитель 1 выполнен на дискретных диодах типа Д-132-40-8;
- инвертор 2 - на тиристорах типа ТБ;
- термодатчики 5, 6 - на термисторах типа КМТ;
- блок 4 управления инвертором, узел 9 сравнения температур, блок 10 управления насосом - на интегральных микросхемах типа К 140 УД-10, транзисторах типа КТ 315, КТ 815, КТ 817, КТ 117.The device is made on the following elemental base:
- the rectifier 1 is made on discrete diodes of the type D-132-40-8;
- inverter 2 - on thyristor type TB;
- temperature sensors 5, 6 - on KMT type thermistors;
- inverter control unit 4, temperature comparison unit 9, pump control unit 10 - on integrated circuits of type K 140 UD-10, transistors of type KT 315, KT 815, KT 817, KT 117.
В устройстве применен насос 11 фирмы Grundfos (Германия) марки UPS 25 - 40 (или 25 - 60). Цилиндрическая магнитопроводная емкость 12 с патрубками 13, 14, корпус 22 внутренней индукционной обмотки 21, распределители потока жидкости 19, 20 изготовлены из тонколистовой безникелевой ферромагнитной нержавеющей стали марки "ДИ" (завод "Днепроспецсталь"). In the device, pump 11 of the Grundfos company (Germany) of the UPS 25-40 (or 25-60) brand is used. Cylindrical
Магнитопроводный экран 17 изготовлен на базе пористой основы (например, стеклоткани), которая пропитана ферритовой пастой марки "2000 НМ". The
Индукционные обмотки 16, 21 изготовлены с применением медного провода сечением 3 - 4 мм2, покрытого изоляцией типа ПНСДКТ и ПНСДК с пропиткой нагревостойкими лаками.
В устройстве применены электротеплоизоляционные прокладки 15 типа "Меканит М-3". The device uses 15 electrothermal insulation pads of the Mekanit M-3 type.
Разработанное устройство по степени защиты в закрытых помещениях соответствует ГОСТу 14254-80, а по способу защиты от поражения электрическим током - классу 0,1 согласно ГОСТу 12.2.007.0-75. The developed device, according to the degree of protection in enclosed spaces, corresponds to GOST 14254-80, and according to the method of protection against electric shock - to class 0.1 according to GOST 12.2.007.0-75.
Claims (3)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA97063043 | 1997-06-24 | ||
| UA97063043 | 1997-06-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2120703C1 true RU2120703C1 (en) | 1998-10-20 |
| RU97114777A RU97114777A (en) | 1999-01-27 |
Family
ID=21689203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97114777/09A RU2120703C1 (en) | 1997-06-24 | 1997-08-27 | Device for induction heating of liquids in pipelines |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| BG (1) | BG62869B1 (en) |
| RU (1) | RU2120703C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2504927C1 (en) * | 2012-06-19 | 2014-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" | Induction heating device of oil products |
-
1997
- 1997-08-27 RU RU97114777/09A patent/RU2120703C1/en not_active IP Right Cessation
-
1998
- 1998-06-23 BG BG102573A patent/BG62869B1/en unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2504927C1 (en) * | 2012-06-19 | 2014-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" | Induction heating device of oil products |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BG102573A (en) | 1999-02-26 |
| BG62869B1 (en) | 2000-09-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3240384B2 (en) | Fluid heating device | |
| US4855552A (en) | Fluid heating device incorporating transformer secondary winding having a single electrical turn and cooling means optimized for heat transfer | |
| US4602140A (en) | Induction fluid heater | |
| US5350901A (en) | Electromagnetic induction steam generator | |
| US3053959A (en) | Apparatus and method for heating fluids | |
| RU2120703C1 (en) | Device for induction heating of liquids in pipelines | |
| RU2400944C1 (en) | Vortex induction heater and heating device for premises | |
| RU2658658C1 (en) | Electric steam generator | |
| RU25136U1 (en) | DEVICE FOR INDUCTION HEATING OF LIQUID MEDIA | |
| Curran et al. | Electric-induction fluid heaters | |
| RU180381U1 (en) | DEVICE FOR INDUCTION HEATING | |
| RU2694890C1 (en) | Liquid electric heater | |
| RU2074529C1 (en) | Induction electric heater for liquid | |
| RU2095945C1 (en) | Electrode heater of liquids | |
| RU2797032C1 (en) | Fluid induction heater | |
| RU2759438C1 (en) | Induction heating device for flow-through liquids | |
| RU2044415C1 (en) | Electric water heater | |
| RU2736334C2 (en) | Method of converting electrical energy into heat energy and an electric heater device using method | |
| RU2504927C1 (en) | Induction heating device of oil products | |
| RU97114777A (en) | DEVICE FOR INDUCTION HEATING OF LIQUID IN A PIPELINE | |
| RU2304369C2 (en) | Induction heating arrangement for fluid medium | |
| UA148606U (en) | DEVICE FOR INDUCTION HEATING | |
| GB2154402A (en) | Fluid heater | |
| SU1760655A1 (en) | Device for induction heating of liquid medium | |
| HU197624B (en) | Heating equipment of flow system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050828 |