RU2267869C1 - Flow inducing liquid heater - Google Patents
Flow inducing liquid heater Download PDFInfo
- Publication number
- RU2267869C1 RU2267869C1 RU2004110283/09A RU2004110283A RU2267869C1 RU 2267869 C1 RU2267869 C1 RU 2267869C1 RU 2004110283/09 A RU2004110283/09 A RU 2004110283/09A RU 2004110283 A RU2004110283 A RU 2004110283A RU 2267869 C1 RU2267869 C1 RU 2267869C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heater
- coil
- coil pipe
- core
- 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 (IP Yarovikov. 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 which a multi-core winding is laid from an 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 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 N 05 V 6/10, F 24
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 multi-layer 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 и нагревательный элемент, функцию которых выполняет обмотка из нескольких слоев стальной ленты, наложенная на змеевик, изготовленный из тонкостенной трубы из нержавеющей стали (змеевик служит продуктопроводом, по которому протекает нагреваемая жидкость); 2) используется область сильных магнитных полей с напряженностью 25-40 кА/м; 3) в тепловыделении участвует весь объем ферромагнетика.The aim of the invention is to reduce metal consumption, increase efficiency and reduce structural complexity. This goal is achieved by the fact that in the proposed flow-through induction fluid heater 1) a magnetic circuit and a heating element are combined, the function of which is performed by a winding of several layers of steel tape superimposed on a coil made of thin-walled stainless steel pipe (the coil serves as a product pipeline through which the heated liquid); 2) a region of strong magnetic fields with an intensity of 25-40 kA / m is used; 3) the entire volume of the ferromagnet is involved in heat release.
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 тонкостенный змеевик 3 из нержавеющей стали с наложенной на него обмоткой из стальной ленты 2. Внутри трубы змеевика помещена проволочная спираль 4 из нержавеющей стали.A flow-through induction fluid heater is shown in FIG. 1, with a sectional view taken along section AA — in FIG. 2. The heater consists of the winding of the
Нагреватель имеет первичную обмотку (обмотку индуктора), выполненную из медного изолированного провода; роль вторичной обмотки играет обмотка из стальной ленты. 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. Для увеличения коэффициента теплоотдачи и теплового КПД в просвет трубы введена проволочная спираль из нержавеющей стали, приводящая к дополнительной циркуляции жидкости.The heater has a primary winding (inductor winding) made of insulated copper wire; the role of the secondary winding is played by a winding of steel tape. A coil of steel tape of such a thickness is applied to the coil so that an electromagnetic wave reflected from the inner walls of the pipe does not adversely affect the power factor. A toroidal winding of the inductor is superimposed on this core, which makes it possible to concentrate the magnetic flux inside the toroid. As a result, scattering fluxes are significantly reduced and there is no negative impact of strong fields on staff. To increase the heat transfer coefficient and thermal efficiency, a stainless steel wire spiral is introduced into the pipe lumen, which leads to additional fluid circulation.
Подобное конструктивное решение позволяет снизить металлоемкость нагревателя до 2-2,5 кг/кВт и повысить тепловой КПД до 98-99%. Кроме того, изменяя расположение витков змеевика по отношению друг к другу и их число, можно при заданной мощности, определяемой площадью внешней поверхности обмотки из стальной ленты, изготовлять нагреватели с заданной разностью температур между внутренней стенкой змеевика и нагреваемой жидкостью. На фиг.2 показан переход от конструкции с максимальной разностью температур между внутренней стенкой змеевика и нагреваемой жидкостью к конструкции с минимальной разностью температур.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%. In addition, by changing the location of the coil turns in relation to each other and their number, it is possible at a given power, determined by the area of the outer surface of the winding from a steel strip, to produce heaters with a given temperature difference between the inner wall of the coil and the heated fluid. Figure 2 shows the transition from a structure with a maximum temperature difference between the inner wall of the coil and the heated fluid to a structure with a minimum temperature difference.
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 that guarantee the essence of the claimed invention is not known and should not be explicitly understood by specialists in the prior art, which will make it possible 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 обмотке из стальной ленты индукционный ток, в результате прохождения которого происходит нагревание сердечника. Дополнительный нагрев происходит в результате перемагничивания материала ленты (потери на гистерезис).A flow-through induction fluid heater works 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, which consists 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, which reduces the power factor of the heater. An alternating magnetic flux induces an induction current in the winding of the steel strip, as a result of the passage of which the core is heated. Additional heating occurs as a result of magnetization reversal of the tape material (hysteresis loss).
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;
- в тепловыделении участвует весь объем ферромагнетика, что существенно уменьшает металлоемкость нагревателя;- the entire volume of the ferromagnet is involved in heat release, which significantly reduces the metal consumption of the heater;
- уменьшается удельная металлоемкость до 2-2,5 кг/кВт в результате совмещения магнитопровода 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 and the 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 из нержавеющей стали, 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 stainless steel wire spiral placed in the lumen of the coil pipe;
- отсутствие коррозии и возможность нагревания и пастеризации пищевых жидкостей (воды, соков, молока и т.п.) в результате использования тонкостенного змеевика из нержавеющей стали;- the absence of corrosion and the possibility of heating and pasteurization of food liquids (water, juice, milk, etc.) as a result of using a thin-walled stainless steel coil;
- имеется возможность изготовлять нагреватель с заданной разностью температур между внутренними стенками змеевика и нагреваемой жидкостью.- it is possible to produce a heater with a given temperature difference between the inner walls of the coil and the heated fluid.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004110283/09A RU2267869C1 (en) | 2004-04-05 | 2004-04-05 | Flow inducing liquid heater |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004110283/09A RU2267869C1 (en) | 2004-04-05 | 2004-04-05 | Flow inducing liquid heater |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004110283A RU2004110283A (en) | 2005-09-20 |
RU2267869C1 true RU2267869C1 (en) | 2006-01-10 |
Family
ID=35848838
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004110283/09A RU2267869C1 (en) | 2004-04-05 | 2004-04-05 | Flow inducing liquid heater |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2267869C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU171171U1 (en) * | 2017-02-08 | 2017-05-23 | Лев Захарович Дударев | INDUCTION TOROIDAL LIQUID HEATER |
RU2688131C1 (en) * | 2018-07-09 | 2019-05-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вятский государственный университет" (ВятГУ) | Induction fuel heater |
RU2772376C1 (en) * | 2021-04-21 | 2022-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Алтайский ГАУ) | Flow induction liquid heater |
-
2004
- 2004-04-05 RU RU2004110283/09A patent/RU2267869C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU171171U1 (en) * | 2017-02-08 | 2017-05-23 | Лев Захарович Дударев | INDUCTION TOROIDAL LIQUID HEATER |
RU2688131C1 (en) * | 2018-07-09 | 2019-05-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вятский государственный университет" (ВятГУ) | Induction fuel heater |
RU2772376C1 (en) * | 2021-04-21 | 2022-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Алтайский ГАУ) | Flow induction liquid heater |
RU2791097C1 (en) * | 2022-06-14 | 2023-03-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Алтайский ГАУ) | Liquid heater |
RU2821538C1 (en) * | 2023-09-19 | 2024-06-25 | Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро "Геофизика" | Flow induction heater of liquid |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004110283A (en) | 2005-09-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3240384B2 (en) | Fluid heating device | |
US3414698A (en) | High voltage transformer type heater for heating fluids | |
JP2013057482A (en) | Induction heating type liquid heater and induction heating type liquid heating apparatus | |
RU2267869C1 (en) | Flow inducing liquid heater | |
RU2267868C1 (en) | Flowing inductive liquid heater | |
CN205351730U (en) | Closed magnetic circuit induction heater | |
GB2577929A (en) | Point-of-use induction water heater | |
RU180381U1 (en) | DEVICE FOR INDUCTION HEATING | |
RU2773671C1 (en) | Flow induction fluid heater | |
JP2002323260A (en) | Instantaneous water-heating equipment | |
RU86832U1 (en) | FLUID INDUCTION HEATER | |
JP2005011677A (en) | Current-carrying heating device of fluid | |
RU2772376C1 (en) | Flow induction liquid heater | |
RU2226046C2 (en) | Transformer-type electric water heater | |
KR100996606B1 (en) | A high frequency cable for a high frequency induction heating device | |
RU2797032C1 (en) | Fluid induction heater | |
TW201803404A (en) | Fast electromagnetic heater for fluids featuring high heating efficiency and small size, and capable of rapidly heating fluids using thermal energy generated by coercivity | |
RU2074529C1 (en) | Induction electric heater for liquid | |
RU2226045C2 (en) | Transformer-type electric heater | |
RU2043577C1 (en) | Induction electric boiler | |
RU2136123C1 (en) | Inductance flow heater | |
RU2235445C2 (en) | Transformer-type electric water heater | |
RU2407248C1 (en) | Electric heating device of transformer type | |
RU203050U1 (en) | Single-capacity induction heater for liquids | |
KR20100026408A (en) | A high frequency induction heating device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060406 |