RU2263418C2 - Inductive heater for fluid substances - Google Patents

Inductive heater for fluid substances Download PDF

Info

Publication number
RU2263418C2
RU2263418C2 RU2001120236/09A RU2001120236A RU2263418C2 RU 2263418 C2 RU2263418 C2 RU 2263418C2 RU 2001120236/09 A RU2001120236/09 A RU 2001120236/09A RU 2001120236 A RU2001120236 A RU 2001120236A RU 2263418 C2 RU2263418 C2 RU 2263418C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tubular elements
rods
primary winding
core
coil
Prior art date
Application number
RU2001120236/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2001120236A (en
Inventor
Е.Д. Карманов (RU)
Е.Д. Карманов
С.И. Шаплов (RU)
С.И. Шаплов
Original Assignee
Карманов Евгений Дмитриевич
Шаплов Сергей Иванович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Карманов Евгений Дмитриевич, Шаплов Сергей Иванович filed Critical Карманов Евгений Дмитриевич
Priority to RU2001120236/09A priority Critical patent/RU2263418C2/en
Publication of RU2001120236A publication Critical patent/RU2001120236A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2263418C2 publication Critical patent/RU2263418C2/en

Links

Images

Landscapes

  • General Induction Heating (AREA)

Abstract

FIELD: power engineering.
SUBSTANCE: device has flat ferromagnetic core with rods, on which primary winding is wound, connected to alternating current source, and electric-conductive secondary winding, inductively connected to primary winding, which secondary winding is heat exchanger for subject fluid substance, provided with branch pipes for inlet and outlet of subject fluid substance and made of tubular elements, positioned in plane of coils of primary winding, while rods of core are mounted so, that coils of primary winding are positioned mainly in vertical plane, each tubular element is presumed to be made in form of coil, forming a closed contour around appropriate core rod, while portions of tubular elements in inter-coil space are recommended to be made truncated, and truncated portions of tubular elements, enveloping adjacent rods and positioned in same plane should be connected in a permanent non-detachable manner.
EFFECT: higher efficiency, lower costs, broader functional capabilities.
3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, а именно к индукционным нагревателям текучих сред, и может быть использовано для нагрева воды и других текучих сред в системах с естественной и принудительной циркуляцией нагреваемой среды как в промышленных, так и в бытовых условиях.The invention relates to the field of electrical engineering, namely to induction heaters of fluids, and can be used for heating water and other fluids in systems with natural and forced circulation of the heated medium both in industrial and in domestic conditions.

Известны трехфазный индукционный нагреватель текучей среды согласно авторскому свидетельству №1781845, кл. Н 05 В 6/10, опубл. 15.12.92 и устройство для нагрева жидкости согласно патенту Российской Федерации №2075838, кл. Н 05 В 6/10, опубл. 20.03.97, которые содержат стальные трубы для прохождения нагреваемой текучей среды и размещенные на трубах обмотки, подключаемые к сети переменного тока. Стальные трубы являются одновременно магнитопроводом и теплообменником.Known three-phase induction fluid heater according to copyright certificate No. 1781845, class. H 05 B 6/10, publ. 12/15/92 and a device for heating a liquid according to the patent of the Russian Federation No. 2075838, class. H 05 B 6/10, publ. 03/20/97, which contain steel pipes for the passage of a heated fluid and placed on the pipes of the winding, connected to an AC network. Steel pipes are both a magnetic core and a heat exchanger.

Вышеописанные индукционные нагреватели обладают рядом недостатков. Во-первых, они имеют низкий коэффициент мощности (cosφ), что обусловлено насыщением стенок стальных труб магнитным потоком, а также большим рассеянием магнитного потока первичной обмотки. В большей степени это относится к устройству для нагрева жидкости по патенту №2075838, не имеющему внешнего магнитопровода. Во-вторых, в нагревателе, описанном в авт. свид. №1781845, для создания магнитного потока в насыщенных стенках стальных труб, а в устройстве для нагрева жидкости по патенту №2075838 для проведения магнитного потока по воздуху с внешней стороны катушек, требуется первичная обмотка, обладающая большой намагничивающей силой, в результате чего из-за больших потерь мощности в первичной обмотке снижается коэффициент полезного действия (КПД) преобразования электрической энергии в тепловую. Кроме того, указанные выше недостатки приводят к повышению материалоемкости нагревателя.The above induction heaters have several disadvantages. Firstly, they have a low power factor (cosφ), which is due to the saturation of the steel pipe walls with magnetic flux, as well as a large scattering of the magnetic flux of the primary winding. To a greater extent this relates to a device for heating a liquid according to patent No. 2075838, which does not have an external magnetic circuit. Secondly, in the heater described in ed. testimonial. No. 1781845, to create a magnetic flux in the saturated walls of steel pipes, and in the device for heating a liquid according to patent No. 2075838 for conducting a magnetic flux through the air from the outside of the coils, a primary winding having a large magnetizing force is required, as a result of which power losses in the primary winding decreases the efficiency (efficiency) of the conversion of electrical energy into heat. In addition, the above disadvantages lead to an increase in the material consumption of the heater.

Известен индукционный нагреватель текучих сред согласно патенту Российской Федерации №2031551, кл. Н 05 В 6/10, опубл. 20.03.95, содержащий трансформатор, вторичная обмотка которого выполнена из электропроводящей короткозамкнутой трубки, представляющей собой змеевик, внутри которого циркулирует нагреваемая текучая среда. Такой нагреватель обладает достаточно высокими энергетическими показателями (КПД и cosφ), однако плохое охлаждение первичной обмотки, которая закрыта витками вторичной обмотки, и необходимость размещения двух рядов трубок вторичной обмотки в межкатушечном пространстве при многофазном или многостержневом исполнении нагревателя приводят к повышению материалоемкости и габаритов нагревателя. Кроме того, высокое гидравлическое сопротивление теплообменника, выполненного в виде змеевика, в системах с принудительной циркуляцией приводит к повышению мощности насосов, а также затрудняет использование нагревателя в системах с естественной циркуляцией текучих сред.Known induction fluid heater according to the patent of the Russian Federation No. 2031551, class. H 05 B 6/10, publ. 03/20/95 containing a transformer, the secondary winding of which is made of an electrically conductive short-circuited tube, which is a coil, inside of which a heated fluid circulates. Such a heater has sufficiently high energy indices (efficiency and cosφ), however, poor cooling of the primary winding, which is closed by turns of the secondary winding, and the need to place two rows of secondary winding tubes in the intercoil space with a multiphase or multi-rod version of the heater lead to an increase in the material consumption and dimensions of the heater. In addition, the high hydraulic resistance of the heat exchanger, made in the form of a coil, in systems with forced circulation leads to an increase in the power of the pumps, and also complicates the use of a heater in systems with natural circulation of fluids.

Также известен индукционный нагреватель жидкости согласно патенту США №4602140, кл. Н 05 В 6/10, опубл. 07.22.86. Т. 1068 №4, который содержит магнитный сердечник, на стержнях которого намотана первичная обмотка, соединенная с источником переменного тока, и индуктивно связанную через сердечник с первичной обмоткой вторичную обмотку, являющуюся теплообменником, выполненную из расположенных параллельно виткам первичной обмотки прямых трубок, концы которых соединены с резервуарами для жидкости - коллекторами. Трубки и резервуары выполнены из электропроводящего материала и образуют контуры, замкнутые вокруг стержней сердечника.Also known induction fluid heater according to US patent No. 4602140, CL. H 05 B 6/10, publ. 07.22.86. T. 1068 No. 4, which contains a magnetic core, on the rods of which a primary winding is connected, connected to an alternating current source, and a secondary winding is inductively connected through the core to the primary winding, which is a heat exchanger made of straight tubes located parallel to the turns of the primary winding, the ends of which connected to reservoirs for liquid - collectors. The tubes and reservoirs are made of electrically conductive material and form contours closed around the core rods.

Такой индукционный нагреватель обладает всеми недостатками, описанными выше, т.е. имеет повышенную материалоемкость и габариты, а также относительно невысокие энергетические показатели. Это обусловлено следующим. Во-первых, большими размерами межкатушечного пространства, что необходимо для размещения двойного ряда трубок теплообменника. Во-вторых, тем, что внешние поверхности резервуаров коллекторов не участвуют в нагреве текучей среды, так как в них не выделяется тепловая энергия за счет индуцированных токов, что увеличивает расход материалов на теплообменник. В-третьих, тем, что первичная обмотка закрыта коллекторами и трубками теплообменника и плохо охлаждается. Кроме того, расположение трубок теплообменника в горизонтальной плоскости затрудняет процессы естественной циркуляции жидкости, что ограничивает область применения нагревателя.Such an induction heater has all the disadvantages described above, i.e. It has increased material consumption and dimensions, as well as relatively low energy indicators. This is due to the following. Firstly, the large size of the intercoil space, which is necessary to accommodate a double row of heat exchanger tubes. Secondly, the fact that the outer surfaces of the reservoirs of the collectors do not participate in the heating of the fluid, since they do not release thermal energy due to induced currents, which increases the consumption of materials on the heat exchanger. Thirdly, the fact that the primary winding is closed by collectors and tubes of the heat exchanger and is poorly cooled. In addition, the horizontal position of the heat exchanger tubes complicates the natural circulation of the liquid, which limits the scope of the heater.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является индукционный нагреватель текучих сред согласно патенту Российской Федерации №2138137, кл. Н 05 В 6/10, 1998 г., который содержит плоский ферромагнитный сердечник со стержнями, на которых намотана первичная обмотка, и индуктивно связанную с первичной обмоткой электропроводящую вторичную обмотку, являющуюся теплообменником, выполненную из расположенных в плоскости витков первичной обмотки трубчатых элементов, которые вместе с коллекторами образуют замкнутые контуры вокруг каждого из стержней сердечника, при этом стержни сердечника установлены так, чтобы витки первичной обмотки располагались в вертикальной плоскости.The closest in technical essence to the present invention is an induction fluid heater according to the patent of the Russian Federation No. 2138137, class. Н 05 В 6/10, 1998, which contains a flat ferromagnetic core with rods on which the primary winding is wound, and an electrically conductive secondary winding inductively connected to the primary winding, which is a heat exchanger made of tubular elements located in the plane of the turns of the primary winding, which together with the collectors form closed circuits around each of the core rods, while the core rods are installed so that the turns of the primary winding are located in a vertical plane.

Вышеописанный индукционный нагреватель имеет более высокие энергетические показатели, чем вышеописанные, а также небольшую материалоемкость и относительно небольшое гидравлическое сопротивление. Кроме того, расположение трубчатых элементов теплообменника в вертикальной плоскости способствует его применению в системах с естественной циркуляцией. К тому же в межкатушечном пространстве трубки теплообменника располагаются в один ряд, что снижает габариты магнитной системы, а сам теплообменник не препятствует охлаждению первичной обмотки. Однако в таком нагревателе особенности конфигурации теплообменника, выполненного из трубчатых элементов в виде полувитков S-образной формы с одним или двумя концами в виде прямолинейного отрезка, обуславливают следующие недостатки.The above induction heater has a higher energy performance than the above, as well as low material consumption and relatively small hydraulic resistance. In addition, the vertical arrangement of the tubular elements of the heat exchanger facilitates its use in systems with natural circulation. In addition, in the intercoil space of the heat exchanger tube are arranged in one row, which reduces the size of the magnetic system, and the heat exchanger does not interfere with the cooling of the primary winding. However, in such a heater, the configuration features of a heat exchanger made of tubular elements in the form of half-turns of S-shape with one or two ends in the form of a straight segment, cause the following disadvantages.

Во-первых, при увеличении мощности нагревателя увеличивается количество замкнутых контуров, образованных, например, в однофазном варианте исполнения из двух последовательно соединенных с помощью коллекторов S-образных трубчатых элементов. При этом, начиная с некоторого уровня мощности, неоправданно увеличивается осевой размер магнитной системы, так как трубчатые элементы, образующие вместе с коллекторами замкнутый контур вокруг одного стержня, т.е. один активный виток, занимают вдоль стержня расстояние, не меньшее, чем два диаметра трубчатых элементов, и длина стержня для размещения в межкатушечном пространстве нескольких трубчатых элементов теплообменника становится неоправданно большой, что ухудшает массогабаритные и энергетические показатели нагревателя.Firstly, with increasing heater power, the number of closed loops increases, formed, for example, in a single-phase embodiment from two S-shaped tubular elements connected in series with collectors. At the same time, starting from a certain power level, the axial size of the magnetic system unreasonably increases, since the tubular elements, together with the collectors, form a closed loop around one rod, i.e. one active coil, occupy a distance along the rod not less than two diameters of the tubular elements, and the length of the rod to accommodate several tubular elements of the heat exchanger in the coil space becomes unreasonably large, which affects the heater’s overall dimensions and energy.

Во-вторых, в трехфазном варианте исполнения нагревателя теплообменник, выполненный из S-образных трубчатых элементов, обладающих асимметрией, имеет разные индуктивные сопротивления рассеяния трубчатых элементов, охватывающих крайние стержни, по сравнению с трубчатыми элементами, охватывающими средний стержень. Такая асимметрия приводит к снижению энергетических показателей нагревателя (КПД и cosφ), а также к увеличению материалоемкости.Secondly, in the three-phase embodiment of the heater, a heat exchanger made of S-shaped tubular elements having asymmetry has different inductive scattering resistances of the tubular elements spanning the outermost rods compared to tubular elements spanning the middle rod. Such asymmetry leads to a decrease in the energy performance of the heater (efficiency and cosφ), as well as to an increase in material consumption.

Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи - повышения коэффициента полезного действия и коэффициента мощности индукционного нагревателя, а также уменьшения материалоемкости и габаритов индукционного нагревателя при обеспечении возможности его использования в системах с естественной циркуляцией текучей среды.The present invention is aimed at solving the problem of increasing the efficiency and power factor of the induction heater, as well as reducing the material consumption and dimensions of the induction heater while making it possible to use it in systems with natural circulation of the fluid.

Сущность изобретения заключается в том, что в индукционном нагревателе текучих сред, содержащем плоский ферромагнитный сердечник со стержнями, на которых намотана первичная обмотка, соединенная с источником переменного тока, и индуктивно связанную с первичной обмоткой через сердечник электропроводящую вторичную обмотку, являющуюся теплообменником для нагреваемой текучей среды, снабженным патрубками для входа и выхода нагреваемой текучей среды и выполненным из расположенных в плоскости витков первичной обмотки трубчатых элементов, при этом стержни сердечника установлены так, что витки первичной обмотки располагаются преимущественно в вертикальной плоскости, согласно изобретению предлагается каждый трубчатый элемент выполнить в виде витка, образующего замкнутый контур вокруг соответствующего стержня сердечника, при этом расположенные в межкатушечном пространстве участки трубчатых элементов выполнить усеченными, а усеченные участки трубчатых элементов, охватывающих соседние стержни и расположенных в одной плоскости, соединить между собой неразъемно.The essence of the invention lies in the fact that in an induction fluid heater containing a flat ferromagnetic core with rods on which a primary winding connected to an alternating current source is wound and an electrically conductive secondary winding inductively connected to the primary winding through the core, which is a heat exchanger for a heated fluid equipped with nozzles for the inlet and outlet of the heated fluid and made of located in the plane of the turns of the primary winding of the tubular elements, while the core rods are installed so that the turns of the primary winding are located mainly in the vertical plane, according to the invention, it is proposed that each tubular element be made in the form of a coil forming a closed loop around the corresponding core rod, while the sections of the tubular elements located in the intercoil space are truncated and truncated to connect the sections of tubular elements spanning adjacent rods and located in the same plane together.

Расположенные в межкатушечном пространстве участки трубчатых элементов могут быть выполнены усеченными в горизонтальной плоскости на величину, лежащую в пределах от 1/3d до 1/2d, где d - диаметр трубчатых элементов.The sections of tubular elements located in the intercoil space can be truncated in the horizontal plane by an amount lying in the range from 1 / 3d to 1 / 2d, where d is the diameter of the tubular elements.

Внешние участки трубчатых элементов, охватывающих крайние стержни, могут быть непосредственно или через коллекторы соединены с патрубками для входа и выхода текучей среды.The external sections of the tubular elements spanning the outermost rods may be directly or through manifolds connected to nozzles for entering and leaving the fluid.

В предлагаемом индукционном нагревателе благодаря выполнению каждого трубчатого элемента в виде витка, образующего замкнутый контур вокруг соответствующего стержня сердечника, обеспечивается симметричная форма теплообменника и единообразие связи трубчатых элементов с магнитным потоком каждого стержня, что обуславливает симметрию коэффициентов мощности по фазам в случае многофазного исполнения нагревателя и приводит к повышению КПД и коэффициента мощности, а также к уменьшению массогабаритных показателей.In the proposed induction heater, due to the execution of each tubular element in the form of a coil forming a closed loop around the corresponding core rod, a symmetric shape of the heat exchanger and uniform connection of the tubular elements with the magnetic flux of each rod are ensured, which determines the phase power symmetry in the case of a multiphase heater and results in to increase efficiency and power factor, as well as to reduce overall dimensions.

Выполнение усеченными тех участков трубчатых элементов, которые расположены в межкатушечном пространстве, и неразъемное соединение усеченных участков трубчатых элементов, охватывающих соседние стержни и расположенных в одной и той же вертикальной плоскости, обеспечивает оптимальную пространственную конфигурацию теплообменника за счет того, что трубчатые элементы, расположенные в одной плоскости и охватывающие соседние стержни сердечника, занимают в межкатушечном пространстве, небольшое место, размеры которого меньше, чем величина, равная двум диаметрам трубчатых элементов. Это позволяет оптимизировать размеры межкатушечного пространства, что приводит к увеличению КПД и коэффициента мощности, а также к уменьшению массогабаритных показателей нагревателя. Кроме того, неразъемное соединение усеченных участков трубчатых элементов, расположенных в одной плоскости и охватывающих соседние стержни сердечника, обеспечивает гидравлическое соединение этих трубчатых элементов, при этом текучая среда проходит по трубчатому элементу, разделяясь на два потока, что снижает гидравлическое сопротивление, что также способствует повышению КПД и коэффициента мощности, а также уменьшению массогабаритных показателей нагревателя.The truncation of those sections of the tubular elements that are located in the intercoil space, and the integral connection of the truncated sections of the tubular elements covering adjacent rods and located in the same vertical plane, ensures the optimal spatial configuration of the heat exchanger due to the fact that the tubular elements located in one the planes and surrounding adjacent core rods occupy a small space in the intercoil space, the dimensions of which are smaller than the value equal to two diameters of tubular elements. This allows you to optimize the size of the intercoil space, which leads to an increase in efficiency and power factor, as well as to a decrease in the overall dimensions of the heater. In addition, the one-piece connection of truncated sections of tubular elements located in the same plane and covering adjacent core rods provides a hydraulic connection of these tubular elements, while the fluid passes through the tubular element, being divided into two flows, which reduces hydraulic resistance, which also contributes to an increase Efficiency and power factor, as well as reducing the overall dimensions of the heater.

Выполнение расположенных в межкатушечном пространстве участков трубчатых элементов усеченными в горизонтальной плоскости на величину, лежащую в пределах от 1/3d до 1/2d, где d - диаметр трубчатых элементов, обеспечивает наиболее оптимальную конфигурацию теплообменника, при которой трубчатые элементы, расположенные в одной плоскости и охватывающие соседние стержни сердечника, занимают в межкатушечном пространстве расстояние, величина которого лежит в пределах от d до (d+1/3 d), где d - диаметр трубчатых элементов.The execution of sections of tubular elements located in the intercoil space truncated in the horizontal plane by an amount lying in the range from 1 / 3d to 1 / 2d, where d is the diameter of the tubular elements, provides the most optimal configuration of the heat exchanger, in which the tubular elements located in one plane and spanning adjacent core rods, occupy a distance in the intercoil space, the value of which lies in the range from d to (d + 1/3 d), where d is the diameter of the tubular elements.

Выполнение индукционного нагревателя так, что внешние участки трубчатых элементов, охватывающих крайние стержни, непосредственно соединены с патрубками для входа и выхода текучей среды, обеспечивает вариант выполнения индукционного нагревателя, в котором каждый из стержней сердечника охвачен только одним трубчатым элементом. Выполнение индукционного нагревателя так, что внешние участки трубчатых элементов, охватывающих крайние стержни, соединены через коллекторы с патрубками для входа и выхода текучей среды, обеспечивает вариант выполнения индукционного нагревателя, в котором каждый из стержней сердечника охвачен несколькими трубчатыми элементами, что оправдано, например, при повышении мощности нагревателя, при этом использование коллекторов обеспечивает гидравлическое параллельное соединение трубчатых элементов, и, следовательно, в целом, способствует уменьшению гидравлического сопротивления.The implementation of the induction heater so that the outer sections of the tubular elements spanning the extreme rods are directly connected to the nozzles for entering and leaving the fluid, provides an embodiment of the induction heater, in which each of the core rods is covered by only one tubular element. The implementation of the induction heater so that the outer sections of the tubular elements spanning the outermost rods are connected through manifolds to the nozzles for fluid inlet and outlet, provides an embodiment of the induction heater in which each of the core rods is surrounded by several tubular elements, which is justified, for example, when increasing the power of the heater, while the use of collectors provides a hydraulic parallel connection of the tubular elements, and therefore, in general, contributes to t reduce hydraulic resistance.

На фиг.1 приведен трехфазный индукционный нагреватель текучих сред (фронтальная проекция), на фиг.2 приведен разрез по А-А на фиг.1, на фиг.3 приведен фрагмент соединения в межкатушечном пространстве участков трубчатых элементов, усеченных на 1/3d , т.е. на одну треть диаметра трубчатого элемента (фронтальный вид и разрез по Б-Б).Figure 1 shows a three-phase induction fluid heater (frontal view), figure 2 shows a section along aa in figure 1, figure 3 shows a fragment of the connection in the intercoil space of sections of tubular elements truncated by 1 / 3d, those. one third of the diameter of the tubular element (front view and section along BB).

В примере реализации, приведенном на фиг.1, представлен трехфазный вариант исполнения индукционного нагревателя текучих сред, который содержит плоский сердечник из ферромагнитного материала с тремя стержнями 1, на которых намотаны катушки 2 первичной обмотки, соединенные с источником переменного тока (на фигурах не показан). Стержни 1 сердечника установлены так, что витки катушек 2 первичной обмотки расположены в вертикальной плоскости. Вторичная обмотка, являющаяся теплообменником, выполнена из трубчатых элементов 3, расположенных в плоскости витков катушек 2 первичной обмотки. Каждый трубчатый элемент 3 выполнен в виде витка, образующего замкнутый контур вокруг соответствующего стержня 1 сердечника. Расположенные в межкатушечном пространстве участки трубчатых элементов 3 выполнены усеченными в горизонтальной плоскости. В каждой группе трубчатых элементов 3, охватывающих соседние стержни 1 и расположенных в одной и той же вертикальной плоскости, усеченные участки соединены между собой неразъемно, например, с помощью сварки. Количество таких групп трубчатых элементов 3, охватывающих соседние стержни 1 сердечника и расположенных в одной и той же вертикальной плоскости, может варьироваться в зависимости от конкретной решаемой задачи, например, в зависимости от необходимой мощности. В данном случае теплообменник образован тремя группами трубчатых элементов 3. Расположенные в межкатушечном пространстве участки трубчатых элементов 3 выполнены усеченными на величину, оптимальные значения которой лежат в пределах от 1/3d до 1/2d, поскольку превышение верхнего предела этой величины приводит к уменьшению поперечного сечения трубчатых элементов и увеличению плотности теплового потока на этом участке, что может привести к его перегреву, а превышение нижнего предела приводит к тому, что не обеспечивается выигрыш в размерах межкатушечного пространства. В данном случае трубчатые элементы 3 усечены на величину, равную 1/3d (фиг.3). Внешние участки трубчатых элементов 3, охватывающих крайние стержни 1, через коллекторы 4 соединены с патрубками 5, 6 предназначенными соответственно для входа и выхода текучей среды. Коллекторы 4 выполнены в виде отрезков труб, параллельных стержням 1 сердечника.In the example implementation shown in FIG. 1, a three-phase embodiment of an induction fluid heater is presented, which comprises a flat core of ferromagnetic material with three rods 1 on which primary winding coils 2 are wound and connected to an AC source (not shown in the figures) . The rods 1 of the core are installed so that the turns of the coils 2 of the primary winding are located in a vertical plane. The secondary winding, which is a heat exchanger, is made of tubular elements 3 located in the plane of the turns of the coils 2 of the primary winding. Each tubular element 3 is made in the form of a coil forming a closed loop around the corresponding core rod 1. Located in the intercoil space, sections of the tubular elements 3 are truncated in the horizontal plane. In each group of tubular elements 3, covering adjacent rods 1 and located in the same vertical plane, the truncated sections are connected together inseparably, for example, by welding. The number of such groups of tubular elements 3, covering adjacent core rods 1 and located in the same vertical plane, can vary depending on the particular problem being solved, for example, depending on the required power. In this case, the heat exchanger is formed by three groups of tubular elements 3. The sections of the tubular elements 3 located in the intercoil space are truncated by an amount whose optimal values are in the range from 1 / 3d to 1 / 2d, since exceeding the upper limit of this value reduces the cross section tubular elements and an increase in the density of the heat flux in this section, which can lead to its overheating, and exceeding the lower limit leads to the fact that there is no gain in size bobbin space. In this case, the tubular elements 3 are truncated by an amount equal to 1 / 3d (figure 3). The outer sections of the tubular elements 3, covering the extreme rods 1, through the manifolds 4 are connected to the nozzles 5, 6 intended respectively for the inlet and outlet of the fluid. The collectors 4 are made in the form of pipe segments parallel to the core rods 1.

Предлагаемый индукционный нагреватель работает следующим образом. При подключении катушек 2 первичной обмотки к сети переменного тока в ферромагнитном сердечнике со стержнями 1 создается переменный магнитный поток, с которым индуктивно связан каждый трубчатый элемент 3, выполненный в виде витка, образующего замкнутый контур вокруг соответствующего стержня сердечника 1. В трубчатых элементах 3 индуцируются токи, вызывающие их нагрев. Тепло от нагретых поверхностей трубчатых элементов 3 передается текучей среде, поступающей в теплообменник через входной патрубок 5 и вытекающей через выходной патрубок 6. Малое гидравлическое сопротивление теплообменника и вертикальная ориентация трубчатых элементов 3 способствует созданию гравитационного напора, достаточного для обеспечения естественной циркуляции нагреваемой текучей среды. За счет того, что в каждой группе трубчатых элементов 3, охватывающих соседние стержни и расположенных в одной и той же вертикальной плоскости, трубчатые элементы 3 гидравлически соединены между собой, текучая среда проходит по каждому трубчатому элементу 3, разделяясь на два потока, что снижает гидравлическое сопротивление. Гидравлическое соединение в параллель трубчатых элементов 3 коллекторами 4 приводит к дополнительному уменьшению гидравлического сопротивления индукционного нагревателя, что особенно важно в случае естественной циркуляции нагреваемой среды.The proposed induction heater operates as follows. When connecting the coils 2 of the primary winding to an alternating current network in the ferromagnetic core with rods 1, an alternating magnetic flux is created, with which each tubular element 3 is inductively connected, made in the form of a coil forming a closed loop around the corresponding core rod 1. Currents are induced in the tubular elements 3 causing them to heat up. Heat from the heated surfaces of the tubular elements 3 is transferred to the fluid entering the heat exchanger through the inlet pipe 5 and flowing out through the outlet pipe 6. The low hydraulic resistance of the heat exchanger and the vertical orientation of the tubular elements 3 contribute to the creation of a gravitational pressure sufficient to ensure the natural circulation of the heated fluid. Due to the fact that in each group of tubular elements 3, covering adjacent rods and located in the same vertical plane, the tubular elements 3 are hydraulically interconnected, a fluid passes through each tubular element 3, being divided into two flows, which reduces the hydraulic resistance. A hydraulic connection in parallel to the tubular elements 3 by collectors 4 leads to an additional decrease in the hydraulic resistance of the induction heater, which is especially important in the case of natural circulation of the heated medium.

Таким образом, по сравнению с известными, в предлагаемом нагревателе повышается КПД преобразования электрической энергии в тепловую и коэффициент мощности, а также уменьшаются габариты и расход материалов как на теплообменник, так и на ферромагнитный сердечник и первичную обмотку, уменьшается гидравлическое сопротивление теплообменника, что снижает мощность циркуляционных насосов при принудительной циркуляции текучей среды, а также сохраняется возможность его использования в системах с естественной циркуляцией нагреваемой среды.Thus, in comparison with the known ones, in the proposed heater, the efficiency of converting electric energy into heat and power factor is increased, as well as the dimensions and consumption of materials both to the heat exchanger and to the ferromagnetic core and the primary winding are reduced, the hydraulic resistance of the heat exchanger is reduced, which reduces the power circulation pumps during forced circulation of the fluid, and it remains possible to use it in systems with natural circulation of the heated medium.

Claims (3)

1. Индукционный нагреватель текучих сред, содержащий плоский ферромагнитный сердечник со стержнями, на которых намотана катушка первичной обмотки, соединенная с источником переменного тока, и индуктивно связанную с катушкой первичной обмотки через сердечник электропроводящую вторичную обмотку, являющуюся теплообменником для нагреваемой текучей среды, снабженным патрубками для входа и выхода нагреваемой текучей среды и выполненным из расположенных в плоскости витков катушки первичной обмотки трубчатых элементов, при этом стержни сердечника установлены так, что витки катушки первичной обмотки располагаются в вертикальной плоскости, отличающийся тем, что каждый трубчатый элемент выполнен в виде витка, образующего замкнутый контур вокруг соответствующего стержня сердечника, при этом расположенные в межкатушечном пространстве участки трубчатых элементов выполнены усеченными, а усеченные участки трубчатых элементов, охватывающих соседние стержни и расположенных в одной вертикальной плоскости, соединены между собой неразъемно.1. An induction fluid heater containing a flat ferromagnetic core with rods on which a primary coil is wound connected to an alternating current source and inductively connected to the primary winding coil through a core is an electrically conductive secondary winding that is a heat exchanger for a heated fluid equipped with nozzles for the inlet and outlet of the heated fluid and made from located in the plane of the turns of the coil of the primary winding of the tubular elements, while the rods the bottom plate are installed so that the turns of the primary winding coil are located in a vertical plane, characterized in that each tubular element is made in the form of a coil forming a closed loop around the corresponding core core, while the sections of the tubular elements located in the intercoil space are truncated, and the truncated sections of the tubular elements spanning adjacent rods and located in the same vertical plane are interconnected inseparably. 2. Индукционный нагреватель текучих сред по п.1, отличающийся тем, что расположенные в межкатушечном пространстве участки трубчатых элементов выполнены усеченными в горизонтальной плоскости на величину, лежащую в пределах от 1/3 d до 1/2 d, где d - диаметр трубчатых элементов.2. The induction fluid heater according to claim 1, characterized in that the sections of the tubular elements located in the intercoil space are truncated in the horizontal plane by an amount lying in the range from 1/3 d to 1/2 d, where d is the diameter of the tubular elements . 3. Индукционный нагреватель текучих сред, по п.1 или 2, отличающийся тем, что внешние участки трубчатых элементов, охватывающих крайние стержни, непосредственно или через коллекторы соединены с патрубками для входа и выхода текучей среды.3. The induction fluid heater according to claim 1 or 2, characterized in that the outer sections of the tubular elements spanning the outermost rods are connected directly or through manifolds to nozzles for entering and leaving the fluid.
RU2001120236/09A 2001-07-18 2001-07-18 Inductive heater for fluid substances RU2263418C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001120236/09A RU2263418C2 (en) 2001-07-18 2001-07-18 Inductive heater for fluid substances

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001120236/09A RU2263418C2 (en) 2001-07-18 2001-07-18 Inductive heater for fluid substances

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2001120236A RU2001120236A (en) 2003-07-20
RU2263418C2 true RU2263418C2 (en) 2005-10-27

Family

ID=35864428

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001120236/09A RU2263418C2 (en) 2001-07-18 2001-07-18 Inductive heater for fluid substances

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2263418C2 (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2642818C1 (en) * 2016-09-22 2018-01-29 Общество с ограниченной ответственностью "В-Плазма" (ООО "В-Плазма") Electric steam generator
RU2650996C1 (en) * 2017-06-23 2018-04-18 Общество с ограниченной ответственностью "В-Плазма" Electric steam generator
RU2658658C1 (en) * 2017-08-24 2018-06-22 Общество с ограниченной ответственностью "В-Плазма" Electric steam generator
RU2667833C1 (en) * 2017-06-21 2018-09-24 Георгий Севастиевич Асланов Electric steam generator
RU184808U1 (en) * 2018-09-07 2018-11-12 Общество с ограниченной ответственностью "В-Плазма" Direct-flow electric steam generator
RU2691726C1 (en) * 2018-09-07 2019-06-18 Общество с ограниченной ответственностью "В-Плазма" Ramjet electric steam generator
RU206564U1 (en) * 2021-01-15 2021-09-17 Общество с ограниченной ответственностью "Альтернативная энергия" INDUCTION FLUID HEATER
RU206874U1 (en) * 2021-06-22 2021-09-30 Илья Александрович Манеев High temperature electric boiler with indirect heating elements
RU2774942C2 (en) * 2020-11-24 2022-06-24 Акционерное Общество "Производственное Объединение "Электрохимический завод" (АО "ПО ЭХЗ") Method for heating and evaporation of liquid media

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2642818C1 (en) * 2016-09-22 2018-01-29 Общество с ограниченной ответственностью "В-Плазма" (ООО "В-Плазма") Electric steam generator
CN110770505B (en) * 2017-06-21 2021-09-17 G·S·阿斯拉诺夫 Electric steam generator
RU2667833C1 (en) * 2017-06-21 2018-09-24 Георгий Севастиевич Асланов Electric steam generator
WO2018236251A1 (en) * 2017-06-21 2018-12-27 Георгий Севастиевич АСЛАНОВ Electric steam generator
EA039156B1 (en) * 2017-06-21 2021-12-10 Георгий Севастиевич АСЛАНОВ Electric steam generator
CN110770505A (en) * 2017-06-21 2020-02-07 G·S·阿斯拉诺夫 Electric steam generator
RU2650996C1 (en) * 2017-06-23 2018-04-18 Общество с ограниченной ответственностью "В-Плазма" Electric steam generator
RU2658658C1 (en) * 2017-08-24 2018-06-22 Общество с ограниченной ответственностью "В-Плазма" Electric steam generator
WO2019039960A1 (en) 2017-08-24 2019-02-28 Общество с ограниченной ответственностью "В-Плазма" Electric steam generator
EP3675598A4 (en) * 2017-08-24 2021-05-19 Obschestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostyu "PARRUS" Electric steam generator
RU184808U1 (en) * 2018-09-07 2018-11-12 Общество с ограниченной ответственностью "В-Плазма" Direct-flow electric steam generator
RU2691726C1 (en) * 2018-09-07 2019-06-18 Общество с ограниченной ответственностью "В-Плазма" Ramjet electric steam generator
RU2774942C2 (en) * 2020-11-24 2022-06-24 Акционерное Общество "Производственное Объединение "Электрохимический завод" (АО "ПО ЭХЗ") Method for heating and evaporation of liquid media
RU206564U1 (en) * 2021-01-15 2021-09-17 Общество с ограниченной ответственностью "Альтернативная энергия" INDUCTION FLUID HEATER
RU206874U1 (en) * 2021-06-22 2021-09-30 Илья Александрович Манеев High temperature electric boiler with indirect heating elements
RU2797032C1 (en) * 2022-04-12 2023-05-31 Владислав Александрович Бардокин Fluid induction heater
RU221970U1 (en) * 2023-07-24 2023-12-04 Хорьяков Владимир Владимирович ELECTROMAGNETIC WATER HEATER

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1026150C (en) Apparatus for heating fluid
US3414698A (en) High voltage transformer type heater for heating fluids
KR101787626B1 (en) Boiler system using transformer
RU2263418C2 (en) Inductive heater for fluid substances
CN210921360U (en) Superheated steam generator
JPH0329289A (en) Equipment for electric induction heating fluid in pipeline
EP0170163A1 (en) Device for making a fluid having electrical conductivity flow
RU2138137C1 (en) Induction heater of fluid media
KR20120004367U (en) Method for cooling a coil coil cooling system and liquid cooled coil
RU2400944C1 (en) Vortex induction heater and heating device for premises
RU2001120236A (en) Fluid Induction Heater
RU2301507C2 (en) Inductive-conductive liquid heater
RU138284U1 (en) INDUCTION LIQUID HEATER
RU86832U1 (en) FLUID INDUCTION HEATER
RU206564U1 (en) INDUCTION FLUID HEATER
RU203050U1 (en) Single-capacity induction heater for liquids
RU223969U1 (en) INDUCTION FLUID HEATER
RU226806U1 (en) INDUCTION FLUID HEATER “VIN-PROM”
RU2797032C1 (en) Fluid induction heater
RU2667515C1 (en) Induction fluid heater
CN219164762U (en) Electromagnetic spiral tube type electric heater
RU2782956C1 (en) Fluid induction heater
RU1781845C (en) Three-phase induction heater of fluid medium
RU66875U1 (en) TRANSFORMER TYPE ELECTRIC WATER HEATER
CN200980177Y (en) A heating device by main-frequency induction metal short circuit liquid magnetism

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080719

TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -MM4A- IN JOURNAL: 19-2010

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20101220

PD4A Correction of name of patent owner
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20150703

QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20160122

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190719