RU2797032C1 - Fluid induction heater - Google Patents
Fluid induction heater Download PDFInfo
- Publication number
- RU2797032C1 RU2797032C1 RU2022109713A RU2022109713A RU2797032C1 RU 2797032 C1 RU2797032 C1 RU 2797032C1 RU 2022109713 A RU2022109713 A RU 2022109713A RU 2022109713 A RU2022109713 A RU 2022109713A RU 2797032 C1 RU2797032 C1 RU 2797032C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fluid
- coils
- induction
- heater
- pipeline
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к нагревателям индукционного типа, которые предназначены для нагрева текучих сред.The invention relates to electrical engineering, in particular to induction-type heaters, which are designed for heating fluids.
Из уровня техники известно техническое решение, представляющее собой индукционный нагреватель текучих сред, включающий шихтованный трехфазный сердечник из ферромагнитного материала с расположенной на стержнях первичной обмоткой, подключаемой к сети переменного тока, и вторичной электропроводящей обмоткой, являющейся теплообменником для нагреваемой текучей среды, с патрубками для входа и выхода текучей среды. Теплообменник состоит из трех камер для нагрева текучей среды, каждая из которых выполнена из двух цилиндров разного диаметра, установленных концентрично один в другом, соединенных вверху и внизу торцевыми заглушками с образованием герметичной пустотелой камеры для нагрева в ней текучей среды, внутри которых установлены стержни с первичной обмоткой, витки которой расположены в горизонтальной плоскости с воздушным зазором с образованием замкнутого контура вокруг соответствующего стержня сердечника, каждая камера имеет патрубки для входа и выхода текучей среды. Заявка на патент РФ № 2006121117, МПК Н05В 6/10, опубликована 10.01.2008.A technical solution is known from the prior art, which is an induction fluid heater, including a laminated three-phase core made of ferromagnetic material with a primary winding located on the rods, connected to an alternating current network, and a secondary electrically conductive winding, which is a heat exchanger for the heated fluid, with nozzles for inlet and fluid outlet. The heat exchanger consists of three chambers for heating the fluid, each of which is made of two cylinders of different diameters, installed concentrically one inside the other, connected at the top and bottom by end caps to form a sealed hollow chamber for heating the fluid in it, inside which rods with a primary winding, the turns of which are located in a horizontal plane with an air gap to form a closed loop around the corresponding core rod, each chamber has nozzles for the inlet and outlet of the fluid. Application for a patent of the Russian Federation No. 2006121117, IPC
Известно также техническое решение, выбранное в качестве ближайшего аналога, представляющее собой индукционный нагреватель жидких сред, состоящий из трехфазного трансформатора с сердечником, выполненным из листовой электротехнической стали, с расположенными на стержнях сердечника первичными обмотками, подключаемыми к электрической сети переменного тока, и трех вторичных электропроводящих обмоток, выполненных из металлических труб, навитых вокруг каждой первичной обмотки трансформатора в один слой. Входы и выходы труб гидравлически соединены параллельно, а электрически замкнуты внешним проводником. К каждому змеевику трубы подключаются посредством патрубков и дополнительных труб сложных форм с изгибами для подачи текучей среды в змеевики. Патент РФ № 138284, МПК Н05В 6/00, F24H 1/10, опубликован 10.03.2014.It is also known a technical solution chosen as the closest analogue, which is an induction heater of liquid media, consisting of a three-phase transformer with a core made of sheet electrical steel, with primary windings located on the core rods, connected to an AC electrical network, and three secondary electrically conductive windings made of metal pipes wound around each primary winding of the transformer in one layer. The inlets and outlets of the pipes are hydraulically connected in parallel, and electrically closed by an external conductor. Pipes are connected to each coil by means of nozzles and additional pipes of complex shapes with bends to supply fluid to the coils. RF patent No. 138284, IPC
Отличительными признаками заявляемого технического решения является, в частности, то, что индукционный нагреватель текучих сред включает трубопровод для подачи текучей среды, соединенный с первым и вторым змеевиком посредством первого и второго патрубка для подачи текучей среды, при этом конец трубопровода для подачи текучей среды соединен с третьим змеевиком, и трубопровод для выхода текучей среды, конец которого соединен с первым или третьим змеевиком, соединенный с остальными двумя змеевиками посредством третьего и четвертого патрубка для выхода текучей среды.The distinctive features of the proposed technical solution is, in particular, that the induction fluid heater includes a fluid supply pipeline connected to the first and second coils through the first and second fluid supply pipe, while the end of the fluid supply pipeline is connected to a third coil, and a fluid outlet pipe, the end of which is connected to the first or third coil, connected to the remaining two coils through the third and fourth fluid outlet pipes.
Задачей, решаемой предлагаемым устройством, является повышение коэффициента полезного действия и коэффициента мощности индукционного нагревателя и обеспечение возможности его использования в системах с естественной циркуляцией, а также при нагреве до высоких температур текучих сред с принудительной циркуляцией.The problem solved by the proposed device is to increase the efficiency and power factor of the induction heater and enable its use in systems with natural circulation, as well as when heated to high temperatures of fluids with forced circulation.
Технический результат заявленного технического решения проявляется в упрощении конструкции нагревателя, снижении ее материалоемкости, а также в повышении его эффективности.The technical result of the claimed technical solution is manifested in simplifying the design of the heater, reducing its material consumption, as well as increasing its efficiency.
Технический результат достигается тем, что индукционный нагреватель текучих сред, включающий трехфазный трансформатор, выполненный с ферромагнитным сердечником, с расположенной на стержнях первичной обмоткой, и вторичной обмоткой, являющейся теплообменником для нагреваемой текучей среды, при этом, вторичная обмотка выполнена в виде трех трубчатых змеевиков, включает трубопровод для подачи текучей среды, соединенный с первым и вторым змеевиком посредством первого и второго патрубка для подачи текучей среды, при этом конец трубопровода для подачи текучей среды соединен с третьим змеевиком, и трубопровод для выхода текучей среды, конец которого соединен с первым или третьим змеевиком, соединенный с остальными двумя змеевиками посредством третьего и четвертого патрубка для выхода текучей среды.The technical result is achieved by the fact that an induction fluid heater, including a three-phase transformer made with a ferromagnetic core, with a primary winding located on the rods, and a secondary winding, which is a heat exchanger for the heated fluid, while the secondary winding is made in the form of three tubular coils, includes a fluid supply pipeline connected to the first and second coils through the first and second fluid supply pipes, wherein the end of the fluid supply pipeline is connected to the third coil, and the fluid outlet pipeline, the end of which is connected to the first or third coil, connected to the other two coils through the third and fourth pipes for the outlet of the fluid.
За счет того, что индукционный нагреватель текучих сред включает трубопровод для подачи текучей среды, соединенный с первым и вторым змеевиком посредством первого и второго патрубка для подачи текучей среды, при этом конец трубопровода для подачи текучей среды соединен с третьим змеевиком, и трубопровод для выхода текучей среды, конец которого соединен с первым или третьим змеевиком, соединенный с остальными двумя змеевиками посредством третьего и четвертого патрубка для выхода текучей среды, конструкция отличается своей простотой и наиболее равномерной циркуляцией текучей среды. Конструкция выполнена с минимальным количеством патрубков, которые могут быть иметь любую, соответствующую габаритам, длину. При этом, один из змеевиков подключен непосредственно к самому трубопроводу. Такое исполнение характеризуется сниженной материалоемкостью, что также сказывается на повышении эффективности нагревателя за счет снижения потерь мощности. Кроме того, такое выполнение трубопроводов с патрубками позволяет равномерно подавать и распределять текучую среду без потери напора в камеры. Таким образом, заявленная конструкция позволяет повысить КПД преобразования электрической энергии в тепловую и коэффициент мощности. Еще одним преимуществом данной конструкции вторичной обмотки является снижение гидравлического сопротивления сети, оно объясняется тем, что текущая среда входит по трубопроводу подачи в каждый змеевик по ходу движения потока, затем течет внутри змеевиков по спиральной трубе и выходит по ходу движения в трубопровод выхода текучей среды, и тем самым текущая среда имеет минимальное количество препятствий на своем пути. Due to the fact that the induction fluid heater includes a fluid supply pipeline connected to the first and second coils through the first and second fluid supply pipes, while the end of the fluid supply pipeline is connected to the third coil, and the fluid outlet pipeline medium, the end of which is connected to the first or third coil, connected to the remaining two coils through the third and fourth pipe for the outlet of the fluid, the design is characterized by its simplicity and the most uniform circulation of the fluid. The design is made with a minimum number of branch pipes, which can be of any length corresponding to the dimensions. At the same time, one of the coils is connected directly to the pipeline itself. This design is characterized by reduced material consumption, which also affects the increase in heater efficiency by reducing power losses. In addition, this embodiment of pipelines with nozzles allows you to evenly supply and distribute the fluid without loss of pressure in the chambers. Thus, the claimed design makes it possible to increase the efficiency of converting electrical energy into thermal energy and the power factor. Another advantage of this design of the secondary winding is the reduction of the hydraulic resistance of the network, it is explained by the fact that the current medium enters through the supply pipeline into each coil in the direction of flow, then flows inside the coils through a spiral pipe and exits in the direction of movement into the fluid outlet pipeline, and thus the current environment has a minimum number of obstacles in its path.
За счет того, что трубопровод подачи текучей среды установлен в нижней части индукционного нагревателя, а трубопровод выхода текучей среды установлен в его верхней части, индукционный нагреватель характеризуется способностью достигать повышенной мощности, что определяет его эффективность.Due to the fact that the fluid supply pipeline is installed at the bottom of the induction heater, and the fluid outlet pipeline is installed at its upper part, the induction heater is characterized by the ability to achieve increased power, which determines its efficiency.
Предпочтительно, патрубки для подачи текучей среды в змеевики присоединены к трубопроводу для подачи текучей среды параллельно друг другу, а патрубки для выхода текучей среды в змеевики присоединены к трубопроводу для выхода текучей среды параллельно друг другу, что также позволяет достичь более равномерной циркуляции и избежать необходимости усложнения конструкции патрубков или трубопровода. Кроме того, достигается повышение эффективности нагревателя за счет действия принципа конвекции: нагревание текущей среды заставляет ее расширяться и становиться легче. Таким образом, под воздействием электромагнитной индукции, стенки труб камер нагреваются, они передают тепло к текущей среде, в результате в самой верхней точке камер самая высокая температура текущей среды. По тому же принципу патрубки для входа расположены внизу, так как они подают в камеру холодную среду.Preferably, the fluid outlets to the coils are connected to the fluid supply conduit parallel to each other, and the fluid outlets to the coils are connected to the fluid outlet conduit in parallel to each other, which also achieves more uniform circulation and avoids the need for complexity. piping or piping designs. In addition, an increase in the efficiency of the heater is achieved due to the action of the principle of convection: heating the flowing medium causes it to expand and become lighter. Thus, under the influence of electromagnetic induction, the walls of the tubes of the chambers heat up, they transfer heat to the flowing medium, as a result, the highest temperature of the flowing medium is at the highest point of the chambers. According to the same principle, the inlet pipes are located at the bottom, since they supply a cold environment to the chamber.
Преимуществом выполнения теплообменника в виде трех трубчатых спиралевидных змеевиков, соединенных между собой трубопроводом через патрубки, является в отсутствии завоздушивания камер вторичной обмотки, то есть весь воздух в системе будет удаляться вместе с потоком текучей среды, а следовательно, будут отсутствовать участки металла теплообменника, которые не взаимодействуют с теплоносителем, а это необходимо, для того, чтобы стенки теплообменника передавали тепловую энергию теплоносителю и не перегревались. Кроме того, такое выполнение теплообменника исключает накопление мусора в камерах вторичной обмотки.The advantage of making the heat exchanger in the form of three tubular spiral coils connected to each other by a pipeline through nozzles is that there is no air in the secondary winding chambers, that is, all the air in the system will be removed along with the fluid flow, and therefore there will be no sections of the heat exchanger metal that are not interact with the coolant, and this is necessary so that the walls of the heat exchanger transfer thermal energy to the coolant and do not overheat. In addition, this embodiment of the heat exchanger eliminates the accumulation of debris in the chambers of the secondary winding.
Предпочтительно, витки труб змеевика соединены в местах контакта сплошным сварочным швом, что обеспечивает жесткость конструкции, позволяет избежать тепловых потерь за счет отсутствия необходимости использования дополнительных крепежных изделий. Preferably, coil pipes are connected at the points of contact by a continuous weld, which ensures structural rigidity and avoids heat losses due to the absence of the need to use additional fasteners.
За счет наличия трех камер, с учетом заявленного исполнения трубопроводов и патрубков для подачи и выхода текучей среды, индукционный нагреватель характеризуется максимальной эффективностью, и вместе с тем, простой конструкцией.Due to the presence of three chambers, taking into account the declared design of pipelines and nozzles for the supply and output of the fluid, the induction heater is characterized by maximum efficiency, and at the same time, a simple design.
Заявляемое техническое решение далее поясняется с помощью фигур, на которых условно представлен один из возможных вариантов исполнения индукционного нагревателя текущих сред. The claimed technical solution is further explained with the help of figures, which conditionally represent one of the possible versions of the induction heater for fluid media.
На фиг.1 представлена фронтальная проекция индукционного нагревателя текущих сред.Figure 1 shows the frontal projection of the induction heater of current environments.
На фиг. 2 представлен вид сверху индукционного нагревателя текущих сред.In FIG. 2 shows a top view of the fluid induction heater.
На фиг. 3 представлен вид индукционного нагревателя текущих сред сбоку.In FIG. 3 shows a side view of the induction fluid heater.
На фиг. 4 представлен боковой вид камеры для нагрева текучей среды в разрезе.In FIG. 4 is a sectional side view of the fluid heating chamber.
На фиг. 1-4 изображены: In FIG. 1-4 are shown:
- стержень (1) сердечника трансформатора; - rod (1) of the transformer core;
- камеры (2), (3), (4) для нагрева текучих сред;- chambers (2), (3), (4) for heating fluids;
- катушка (5) первичной обмотки; - coil (5) of the primary winding;
- змеевик (6) вторичной обмотки;- coil (6) of the secondary winding;
- трубопровод (7) для подачи текучей среды;- pipeline (7) for supplying fluid;
- патрубки (8) (9) для подачи текучей среды;- nozzles (8) (9) for supplying fluid;
- трубопровод (10) для выхода текучей среды;- pipeline (10) for fluid outlet;
- патрубки (11) и (12) для выхода текучей среды.- nozzles (11) and (12) for fluid outlet.
Далее со ссылками на фигуры описана конструкция индукционного нагревателя текущих сред.Further, with reference to the figures, the design of the induction fluid heater is described.
Индукционный нагреватель текучих сред, включающий трехфазный трансформатор, выполненный с ферромагнитным сердечником с тремя стержнями (1).An induction fluid heater comprising a three-phase transformer made with a ferromagnetic core with three rods (1).
На стержне (1) сердечника трансформатора расположена катушка (5) первичной обмотки, и вторичная обмотка, являющаяся теплообменником для нагреваемой текучей среды. On the rod (1) of the transformer core there is a coil (5) of the primary winding, and the secondary winding, which is a heat exchanger for the heated fluid.
Вторичная обмотка трансформатора выполнена в виде трех трубчатых змеевиков (6), образующих три камеры (2), (3), (4) для нагрева текучих сред.The secondary winding of the transformer is made in the form of three tubular coils (6) forming three chambers (2), (3), (4) for heating fluids.
Индукционный нагреватель включает трубопровод (7) для подачи текучей среды, соединенный с первым и вторым змеевиком (6) камер (2) и (3) для нагрева текучей среды посредством первого патрубка (8) и второго патрубка (9) для подачи текучей среды, при этом конец трубопровода (7) для подачи текучей среды соединен с третьим змеевиком (камера (4) для нагрева текучей среды).The induction heater includes a pipeline (7) for supplying a fluid connected to the first and second coils (6) of the chambers (2) and (3) for heating the fluid through the first branch pipe (8) and the second branch pipe (9) for supplying the fluid, wherein the end of the pipeline (7) for supplying the fluid is connected to the third coil (chamber (4) for heating the fluid).
Индукционный нагреватель также включает трубопровод (10) для выхода текучей среды, конец которого соединен с первым или третьим змеевиком (6) (камеры (2) или (4), соответственно), и соединенный с остальными двумя змеевиками (6) (камер (3) и (2) или (4), соответственно) посредством третьего патрубка (11) и четвертого патрубка (12) для выхода текучей среды.The induction heater also includes a conduit (10) for fluid outlet, the end of which is connected to the first or third coil (6) (chambers (2) or (4), respectively), and connected to the remaining two coils (6) (chambers (3 ) and (2) or (4), respectively) through the third pipe (11) and the fourth pipe (12) for the outlet of the fluid.
Предпочтительно, трубопровод (7) подачи текучей среды установлен в нижней части индукционного нагревателя, а трубопровод (10) выхода текучей среды установлен в верхней части индукционного нагревателя.Preferably, the fluid supply conduit (7) is installed at the bottom of the induction heater, and the fluid outlet conduit (10) is installed at the top of the induction heater.
Предпочтительно, патрубки (8) и (9) для подачи текучей среды в змеевики (6) присоединены к трубопроводу (7) для подачи текучей среды параллельно друг другу, а патрубки (11) и (12) для выхода текучей среды в змеевики (6) присоединены к трубопроводу (10) для выхода текучей среды параллельно друг другу.Preferably, pipes (8) and (9) for supplying fluid to the coils (6) are connected to the pipeline (7) for supplying fluid parallel to each other, and pipes (11) and (12) for the outlet of fluid to the coils (6 ) are connected to the fluid outlet conduit (10) parallel to each other.
Предпочтительно, витки труб змеевика (6) соединены в местах контакта сплошным сварочным швом.Preferably, the coils of the pipes of the coil (6) are connected at the points of contact by a continuous weld.
Заявляемый индукционный нагреватель текучих сред работает следующим образом. The claimed induction fluid heater operates as follows.
После заполнения трубчатых змеевиков (6) нагреваемой текучей средой посредством трубопровода (7), первичная обмотка (5) подключается к сети трехфазного тока с помощью электромагнитного пускателя, и задается необходимая температура нагрева с помощью блока-терморегулятора. В ферромагнитном сердечнике со стержнями (1) создается переменный магнитный поток, с которым индуктивно связан каждый змеевик (6) камер (2), (3), (4) с образованием замкнутого контура вокруг соответствующего стержня сердечника (1). Под воздействием этих потоков (переменных во времени) в поверхностях стенок змеевиков (6) индуцируются токи, вызывающие их нагрев. Тепло от нагретых поверхностей передается текучей среде в три змеевика (6) по трубопроводу (7) через его конец и патрубки (8) и (9) и вытекающей из трубопровода (10) через его конец и патрубки (11) и (12).After filling the tubular coils (6) with a heated fluid medium through a pipeline (7), the primary winding (5) is connected to a three-phase current network using an electromagnetic starter, and the required heating temperature is set using a thermostatic control unit. In a ferromagnetic core with rods (1), an alternating magnetic flux is created, with which each coil (6) of chambers (2), (3), (4) is inductively connected to form a closed loop around the corresponding core rod (1). Under the influence of these flows (variable in time) currents are induced in the wall surfaces of the coils (6), causing them to heat up. Heat from the heated surfaces is transferred to the fluid medium in three coils (6) through the pipeline (7) through its end and nozzles (8) and (9) and flowing from the pipeline (10) through its end and nozzles (11) and (12).
Индукционный нагреватель текущих сред также может работать при помощи альтернативных регулирующих блоков с коммутацией в электросети или других источников энергии.The induction fluid heater can also be operated using alternative mains-switched control units or other energy sources.
Заявленный индукционный нагреватель текущих сред может быть использован для отопления жилых помещений и зданий, для нагрева воды и других текучих сред при проведении различных технологических процессов.The claimed induction fluid heater can be used for heating residential premises and buildings, for heating water and other fluids during various technological processes.
Представленные фигуры, описание конструкции и использования не исчерпывают возможные варианты исполнения и не ограничивают каким-либо образом объем заявляемого технического решения. Возможны иные варианты исполнения и использования в объеме заявляемой формулы. В зависимости от назначения, индукционный нагреватель текущих сред может быть изготовлена разных размеров, цветов и конфигураций.The presented figures, description of the design and use do not exhaust the possible options for execution and do not limit in any way the scope of the claimed technical solution. Other variants of execution and use within the scope of the claimed formula are possible. Depending on the purpose, the induction fluid heater can be manufactured in different sizes, colors and configurations.
Claims (4)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2797032C1 true RU2797032C1 (en) | 2023-05-31 |
Family
ID=
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4602140A (en) * | 1984-11-01 | 1986-07-22 | Mangels Industrial S.A. | Induction fluid heater |
RU2031551C1 (en) * | 1992-04-01 | 1995-03-20 | Бойков Юрий Николаевич | Induction heater of fluid media |
RU2075838C1 (en) * | 1995-05-18 | 1997-03-20 | Смирнов Александр Сергеевич | Liquid heating device |
RU2138137C1 (en) * | 1998-02-11 | 1999-09-20 | Карманов Евгений Дмитриевич | Induction heater of fluid media |
RU2263418C2 (en) * | 2001-07-18 | 2005-10-27 | Карманов Евгений Дмитриевич | Inductive heater for fluid substances |
RU2371889C1 (en) * | 2008-05-26 | 2009-10-27 | Александр Николаевич Брагин | Fluid medium induction heater |
RU138284U1 (en) * | 2013-10-08 | 2014-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Промышленная компания" | INDUCTION LIQUID HEATER |
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4602140A (en) * | 1984-11-01 | 1986-07-22 | Mangels Industrial S.A. | Induction fluid heater |
RU2031551C1 (en) * | 1992-04-01 | 1995-03-20 | Бойков Юрий Николаевич | Induction heater of fluid media |
RU2075838C1 (en) * | 1995-05-18 | 1997-03-20 | Смирнов Александр Сергеевич | Liquid heating device |
RU2138137C1 (en) * | 1998-02-11 | 1999-09-20 | Карманов Евгений Дмитриевич | Induction heater of fluid media |
RU2263418C2 (en) * | 2001-07-18 | 2005-10-27 | Карманов Евгений Дмитриевич | Inductive heater for fluid substances |
RU2371889C1 (en) * | 2008-05-26 | 2009-10-27 | Александр Николаевич Брагин | Fluid medium induction heater |
RU138284U1 (en) * | 2013-10-08 | 2014-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Промышленная компания" | INDUCTION LIQUID HEATER |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5216215A (en) | Electrically powered fluid heater including a coreless transformer and an electrically conductive jacket | |
CN105485891A (en) | Induction heater with closed magnetic circuit | |
RU2797032C1 (en) | Fluid induction heater | |
RU2400944C1 (en) | Vortex induction heater and heating device for premises | |
RU2658658C1 (en) | Electric steam generator | |
RU2371889C1 (en) | Fluid medium induction heater | |
CN205351730U (en) | Closed magnetic circuit induction heater | |
RU2417563C2 (en) | Plant of induction liquid heating | |
RU2263418C2 (en) | Inductive heater for fluid substances | |
RU138284U1 (en) | INDUCTION LIQUID HEATER | |
RU2138137C1 (en) | Induction heater of fluid media | |
RU86832U1 (en) | FLUID INDUCTION HEATER | |
RU203050U1 (en) | Single-capacity induction heater for liquids | |
RU180381U1 (en) | DEVICE FOR INDUCTION HEATING | |
RU2782956C1 (en) | Fluid induction heater | |
RU226806U1 (en) | INDUCTION FLUID HEATER “VIN-PROM” | |
PL71951Y1 (en) | Flow induction heater for liquid and gaseous media | |
RU203471U1 (en) | Saturated steam induction steam generator | |
RU2301507C2 (en) | Inductive-conductive liquid heater | |
RU2688131C1 (en) | Induction fuel heater | |
RU2074529C1 (en) | Induction electric heater for liquid | |
RU80085U1 (en) | FLUID INDUCTION HEATER | |
JPH0992449A (en) | Induction heater | |
RU206564U1 (en) | INDUCTION FLUID HEATER | |
KR101664001B1 (en) | Low-frequency induction heating device for boiler |