CN109442728A - 一种流动液体的加热方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及管道液体加热技术领域，特别涉及一种流动液体的加热方法及系统。所述系统包括加热体和电磁感应线圈，所述电磁感应线圈能够产生交变磁场，所述加热体置于所述交变磁场中，流动液体流动经过所述加热体，所述加热体感应所述交变磁场，产生交变电流使自身产生热能，所述热能直接加热流动经过的所述流动液体。通过加热体感应交变磁场，产生交变电流，交变电流使加热体自身产生热能，用产生的热能直接加热流动经过的流动液体，不需要先加热隔离装置、绝缘装置，才能间接将流动液体加热，旨在解决现有的电阻式加热器存在热传递效率低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及管道液体加热技术领域，特别涉及一种流动液体的加热方法及系统。
背景技术
持续流动的液体加热被广泛应用，比如恒温洗手喉、智能马桶清洁水流、化学工程等，现有的方案大多使用电阻式加热器，在使用电阻式加热器时，需要使用隔离装置、绝缘装置对电阻式加热器进行隔离、绝缘处理。由于隔离装置、绝缘装置，导致电阻式加热器热传递效率低。
在加热过程中，电阻式加热器先加热隔离装置、绝缘装置，才能间接将流动液体加热，当停止加热或者要降低目标液体的温度的时候，处于高温状态的电阻式加热器、隔离装置和绝缘装置会不受控制地继续对流动液体进行加热，直到这些装置的温度跟流动液体的温度接近，失控的加热效应才消失，这样的加热方式就会出现严重的迟滞。
现有的电阻式加热器存在热传递效率低，停止加热后仍有一段时间流动液体会被加热。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提出一种流动液体的加热方法及系统，通过加热体感应交变磁场，产生交变电流，交变电流使加热体自身产生热能，用产生的热能直接加热流动经过的液体，旨在解决现有的电阻式加热器存在热传递效率低的问题。
本发明提出的技术方案是：
一种流动液体的加热系统，所述系统包括加热体和电磁感应线圈，所述电磁感应线圈能够产生交变磁场，所述加热体置于所述交变磁场中，流动液体流动经过所述加热体，所述加热体感应所述交变磁场，产生交变电流使自身产生热能，所述热能直接加热流动经过的所述流动液体。
进一步地，所述加热体为承载所述流动液体的铁磁性管道。
进一步地，所述加热体为铁磁性物，所述铁磁性物设于承载所述流动液体的管道的内侧壁。
进一步地，所述系统还包括：
第一检测模块，用于检测流动经过所述加热体的所述流动液体的流速；
第一调控模块，用于根据所述流速大小，调控所述电磁感应线圈产生的所述交变磁场的强度。
进一步地，所述电磁感应线圈为多组，所述第一调控模块根据所述流速大小，控制所述多组电磁感应线圈中的一组或者多组的电磁感应线圈导通，增加或者降低所述交变磁场的强度。
进一步地，所述系统还包括第二检测模块，用于检测所述流动液体是否处于流动状态；若所述第二检测模块检测到所述流动液体处于流动状态，则所述电磁感应线圈开始产生所述交变磁场。
本发明还提供一种流动液体的加热方法，所述方法包括：
感应交变磁场；
根据感应到所述交变磁场，产生交变电流；
根据所述交变电流，使自身产生热能；
根据所述热能，直接加热流动经过的流动液体。
进一步地，在所述感应交变磁场的步骤中，包括：
通过承载流动液体的铁磁性管道感应交变磁场。
进一步地，在所述感应交变磁场的步骤中，包括：
通过承载流动液体且其内侧壁设有铁磁性物的管道感应交变磁场。
进一步地，在所述根据所述热能，直接加热流动经过的流动液体的步骤之后，所述方法包括：
检测流动经过的所述流动液体的流速；
根据所述流速大小，调控所述交变磁场的强度。
根据上述的技术方案，本发明有益效果：通过加热体感应交变磁场，产生交变电流，交变电流使加热体自身产生热能，用产生的热能直接加热流动经过的液体，不需要先加热隔离装置、绝缘装置，才能间接将流动液体加热，旨在解决现有的电阻式加热器存在热传递效率低的问题。
附图说明
图1是应用本发明实施例提供的一种流动液体的加热系统的示意图；
图2是应用本发明实施例提供的一种流动液体的加热方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例提出一种流动液体的加热系统，所述系统包括加热体11和电磁感应线圈12。
电磁感应线圈12能够产生交变磁场，加热体11感应交变磁场。加热体11置于交变磁场中，在交变磁场产生时，加热体11感应交变磁场。流动液体流动经过加热体11，加热体11感应交变磁场，产生交变电流使加热体11自身产生热能，热能直接加热流动经过的流动液体。
交变磁场是由电磁感应线圈12产生，具体地，在电磁感应线圈12通电工作后，电磁感应线圈12产生交变磁场，在电磁感应线圈12不通电时，电磁感应线圈12不产生交变磁场。电磁感应线圈12从通电到断电，通电产生的感应交变磁场在断电后会消失。
在本实施例中，加热体11是由铁磁性材料组成的物体，其能够感应交变磁场。
加热体11根据感应到交变磁场，产生交变电流。具体地，加热体11在感应到交变磁场后，加热体11切割交变磁力线而产生交变电流。
在本实施例中，加热体11为承载流动液体的铁磁性管道，通过承载流动液体的铁磁性管道感应交变磁场。铁磁性管道可以是部分或者全部铁磁性的管道，或者，铁磁性管道可以是管道中一段管道为铁磁性，也可以是一整段管道为铁磁性。
在一些实施例中，加热体11为铁磁性物，铁磁性物设于承载流动液体的管道的内侧壁，通过承载流动液体且其内侧壁设有铁磁性物的管道感应交变磁场。管道感应交变磁场，实质是管道内侧壁的铁磁性物感应交变磁场。在本实施例中，铁磁性物为铁磁性片状物，铁磁性片状物贴合于管道的内侧壁。
加热体11根据交变电流，使自身产生热能。具体地，加热体在产生交变电流后，加热体11的载流子高速无规则运动，载流子与原子互相碰撞、摩擦而产生热能。由于加热体11是自身发热，热转化率很高。
加热体11根据热能，直接加热流动经过的流动液体。具体地，加热体11自身发热并直接对流经其自身的流动液体进行加热，由于加热体11自身发热，加热体11与流动液体直接接触，所以加热体11的热传递效率高。
所述系统还包括第二检测模块，用于检测流动液体是否处于流动状态；若第二检测模块检测到流动液体处于流动状态，则电磁感应线圈12开始产生交变磁场。在本实施例中，在流动液体处于流动状态时，电磁感应线圈12开始产生交变磁场，自动产生交变磁场，进而对流动液体进行加热。
检测流动液体是否处于流动状态，在本实施例中，在预设时间内对流动液体是否处于流动状态进行检测，预设时间为2s。第二检测模块为压力传感器，采用压力传感器检测流动液体是否处于流动状态，流动中的流动液体产生的压力比静止中的流动液体产生的压力要大。若检测到流动液体处于流动状态，则对电磁感应线圈12进行通电，使电磁感应线圈12产生交变磁场。若检测到流动液体处于静止状态，则对电磁感应线圈12进行断电，使电磁感应线圈12不工作，不会产生交变磁场。
所述系统还包括：
第一检测模块，用于检测流动经过加热体11的流动液体的流速；
第一调控模块，用于根据流速大小，调控电磁感应线圈12产生交变磁场的强度。
在加热体11自身产生热能对流动经过的流动液体进行加热之后，对流动经过的流动液体进行检测，检测其流速，根据流速大小，调控交变磁场强度。
当检测到流动液体的流速大于预设阈值时，增加交变磁场强度，当检测到流动液体的流速等于预设阈值时，不改变当前的交变磁场强度，当检测到流动液体的流速小于预设阈值时，降低交变磁场强度。
在本实施例中，电磁感应线圈12为多组，第一调控模块根据流速大小，控制多组电磁感应线圈12中的一组或者多组的电磁感应线圈导通，增加或者降低交变磁场的强度。设置多组电磁感应线圈12，根据需要将其中一组或者多组电磁感应线圈导通，用于增加或者降低交变磁场强度。
如果铁磁性材料组成的物体的质量足够小，又直接接触流动液体，这样铁磁性材料组成的物体在加热流动液体时，铁磁性材料组成的物体与流动液体的温差小，而且铁磁性材料组成的物体的比热小，再者铁磁性材料组成的物体质量又轻，所以铁磁性材料组成的物体在加热过程中，如果加热停止，也不存在有较多热量继续传导给流动液体而提升流动液体的温度。当铁磁性材料组成的物体停止自身发热时，流动液体几乎会立即会变到不加热状态，不会有持续一段时间的流动液体继续接受加热装置残存的热量，解决了现有的电阻式加热器存在停止加热后仍有一段时间流动液体会被加热的问题。
综上所述，通过加热体感应交变磁场，产生交变电流，交变电流使加热体自身产生热能，用产生的热能直接加热流动经过的流动液体，不需要先加热隔离装置、绝缘装置，才能间接将流动液体加热，旨在解决现有的电阻式加热器存在热传递效率低的问题。
如图2所示，本发明实施例提出一种流动液体的加热方法，所述方法包括以下步骤：
步骤S101、感应交变磁场。
加热体置于交变磁场中，在交变磁场产生时，加热体感应交变磁场。
交变磁场是由电磁感应线圈产生，具体地，在电磁感应线圈通电工作后，电磁感应线圈产生交变磁场，在电磁感应线圈不通电时，电磁感应线圈不产生交变磁场。电磁感应线圈从通电到断电，通电产生的感应交变磁场在断电后会消失。
在本实施例中，加热体是由铁磁性材料组成的物体，其能够感应交变磁场。
在步骤S101之前，所述方法包括：
检测流动液体是否处于流动状态；
若检测到流动液体处于流动状态，则开始产生交变磁场。
在本实施例中，在流动液体处于流动状态时，电磁感应线圈开始产生交变磁场，自动产生交变磁场，进而对流动液体进行加热。
检测流动液体是否处于流动状态，在本实施例中，在预设时间内对流动液体是否处于流动状态进行检测，预设时间为2s。采用压力传感器检测流动液体是否处于流动状态，流动中的流动液体产生的压力比静止中的流动液体产生的压力要大。
若检测到流动液体处于流动状态，则对电磁感应线圈进行通电，使电磁感应线圈产生交变磁场。
若检测到流动液体处于静止状态，则对电磁感应线圈进行断电，使电磁感应线圈不工作，不会产生交变磁场。
步骤S102、根据感应到交变磁场，产生交变电流。
加热体在感应到交变磁场后，加热体切割交变磁力线而产生交变电流。
在本实施例中，在步骤S102中，包括：
通过承载流动液体的铁磁性管道感应交变磁场。
加热体为承载流动液体的铁磁性管道。铁磁性管道可以是部分或者全部铁磁性的管道，或者，铁磁性管道可以是管道中一段管道为铁磁性，也可以是一整段管道为铁磁性。
在一些实施例中，在步骤S102中，包括：
通过承载流动液体且其内侧壁设有铁磁性物的管道感应交变磁场。
加热体为铁磁性物，铁磁性物设于承载流动液体的管道的内侧壁。管道感应交变磁场，实质是管道内侧壁的铁磁性物感应交变磁场。
在本实施例中，铁磁性物为铁磁性片状物，铁磁性片状物贴合于管道的内侧壁。
步骤S103、根据交变电流，使自身产生热能。
加热体在产生交变电流后，加热体的载流子高速无规则运动，载流子与原子互相碰撞、摩擦而产生热能。
由于加热体是自身发热，热转化率很高。
步骤S104、根据热能，直接加热流动经过的流动液体。
加热体自身发热并直接对流经其自身的流动液体进行加热，由于加热体自身发热，加热体与流动液体直接接触，所以加热体的热传递效率高。
在步骤S101之后，所述方法包括：
检测流动经过的流动液体的流速；
根据流速大小，调控交变磁场强度。
在加热体自身产生热能对流动经过的流动液体进行加热之后，对流动经过的流动液体进行检测，检测其流速，根据流速大小，调控交变磁场强度。
当检测到流动液体的流速大于预设阈值时，增加交变磁场强度。
当检测到流动液体的流速等于预设阈值时，不改变当前的交变磁场强度。
当检测到流动液体的流速小于预设阈值时，降低交变磁场强度。
在本实施例中，电磁感应线圈为多组，根据流速大小，控制多组电磁感应线圈中的一组或者多组的电磁感应线圈导通，增加或者降低交变磁场的强度。设置多组电磁感应线圈，根据需要将其中一组或者多组电磁感应线圈导通，用于增加或者降低交变磁场强度。
如果铁磁性材料组成的物体的质量足够小，又直接接触流动液体，这样铁磁性材料组成的物体在加热流动液体时，铁磁性材料组成的物体与流动液体的温差小，而且铁磁性材料组成的物体的比热小，再者铁磁性材料组成的物体质量又轻，所以铁磁性材料组成的物体在加热过程中，如果加热停止，也不存在有较多热量继续传导给流动液体而提升流动液体的温度。当铁磁性材料组成的物体停止自身发热时，流动液体几乎会立即会变到不加热状态，不会有持续一段时间的流动液体继续接受加热装置残存的热量，解决了现有的电阻式加热器存在停止加热后仍有一段时间流动液体会被加热的问题。
综上所述，通过感应交变磁场，产生交变电流，交变电流使自身产生热能，用产生的热能直接加热流动经过的液体，不需要先加热隔离装置、绝缘装置，才能间接将流动液体加热，旨在解决现有的电阻式加热器存在热传递效率低的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种流动液体的加热系统，其特征在于，所述系统包括加热体和电磁感应线圈，所述电磁感应线圈能够产生交变磁场，所述加热体置于所述交变磁场中，流动液体流动经过所述加热体，所述加热体感应所述交变磁场，产生交变电流使自身产生热能，所述热能直接加热流动经过的所述流动液体。
2.根据权利要求1所述的一种流动液体的加热系统，其特征在于，所述加热体为承载所述流动液体的铁磁性管道。
3.根据权利要求1所述的一种流动液体的加热系统，其特征在于，所述加热体为铁磁性物，所述铁磁性物设于承载所述流动液体的管道的内侧壁。
4.根据权利要求1所述的一种流动液体的加热系统，其特征在于，所述系统还包括：
第一检测模块，用于检测流动经过所述加热体的所述流动液体的流速；
第一调控模块，用于根据所述流速大小，调控所述电磁感应线圈产生的所述交变磁场的强度。
5.根据权利要求4所述的一种流动液体的加热系统，其特征在于，所述电磁感应线圈为多组，所述第一调控模块根据所述流速大小，控制所述多组电磁感应线圈中的一组或者多组的电磁感应线圈导通，增加或者降低所述交变磁场的强度。
6.根据权利要求1所述的一种流动液体的加热系统，其特征在于，所述系统还包括第二检测模块，用于检测所述流动液体是否处于流动状态；若所述第二检测模块检测到所述流动液体处于流动状态，则所述电磁感应线圈开始产生所述交变磁场。
7.一种流动液体的加热方法，其特征在于，所述方法包括：
感应交变磁场；
根据感应到所述交变磁场，产生交变电流；
根据所述交变电流，使自身产生热能；
根据所述热能，直接加热流动经过的流动液体。
8.根据权利要求7所述的一种流动液体的加热方法，其特征在于，在所述感应交变磁场的步骤中，包括：
通过承载流动液体的铁磁性管道感应交变磁场。
9.根据权利要求7所述的一种流动液体的加热方法，其特征在于，在所述感应交变磁场的步骤中，包括：
通过承载流动液体且其内侧壁设有铁磁性物的管道感应交变磁场。
10.根据权利要求7所述的一种流动液体的加热方法，其特征在于，在所述根据所述热能，直接加热流动经过的流动液体的步骤之后，所述方法包括：
检测流动经过的所述流动液体的流速；
根据所述流速大小，调控所述交变磁场的强度。
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