CN111750411B - 一种光电磁悬浮供暖机组、电磁液及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光电磁悬浮供暖机组，包括加热装置本体与光电磁棒，光电磁棒穿设在加热装置本体内，加热装置本体的内部空间分隔成的混水箱与油液箱，油液箱内装有电磁液，光电磁棒至少一部分浸泡在电磁液中，油液箱内盘旋设有水管，水管一端与加热装置本体外部贯通，水管另一端与混水箱连通，光电磁棒在加热装置通电后产生红外辐射而发热，电磁液通过光电磁棒吸热，热效率高，由于红外辐射率大于97％，所以能源消耗量低，比已有电热水器加热节能38‑45％，而且由于光电磁棒通电后会产生磁场，磁场以震动方式，推动了电磁液内石墨烯等结构的改变而产生了悬浮发热，该光电磁棒采用多种加热方式混合加热，电热转换效率可达98%以上，热效率稳定。

Description

一种光电磁悬浮供暖机组、电磁液及其制造方法

技术领域

本发明涉及供暖设备技术领域，尤指一种光电磁悬浮供暖机组、电磁液及其制造方法。

背景技术

目前市场上销售的热水器，以采用的能源不同，分为燃气、太阳能、空气能及电能四种热水器。第一种燃气热水器，其使用成本越来越高，并存在一定的安全隐患。第二种太阳能热水器，其受环境气候及安装条件的限制。第三种空气能热水器，又称热泵热水器，也称空气源热水器，是运用热泵工作原理从空气中吸收热量来制造热水的装置。空气能热水器通过让冷媒不断完成蒸发、压缩、冷凝、节流、以及再蒸发的热力循环过程，将环境中的热量转移到水中，其产生较大噪音。第四种电能热水器，电能热水器一般采取电热棒加热方式，利用电流通过导体产生热量，借助铝质内胆或不锈钢内胆对液体进行加热。能效率取决于加热盘加热效率，加热盘主要由发热管构成，发热管外表面加有绝缘隔离层，金属管内有电阻丝，在电阻丝的两端连接有电极端，为防止电阻丝与金属管接触而漏电，在金属管与电阻丝之间隙用氧化镁填充，形成导热层。由于发热丝的体积小，又被埋在导热效果差的氧化镁粉中，电阻丝发的热量积聚在电阻丝上难以散发，导致能效率低；加上，加热内胆内在传热过程中出现能耗损失，导致这种液体加热器存在能效率低现象，另外电热棒在多水环境中易产生导电的不安全现象，且会与水内的物质发生反应，形成水垢，不能清洗，且冷水冲入时，水温急速下降，会让使用者感觉寒冷，并且洗浴人数受容积限制；后者能耗高，出水口温度偏低、超高电流导致电表电容量不够，难以被普通家庭用户接受，达不到推广普及使用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种能耗低、电热转换效率高、加热速度快、使用安全、无噪音产生的光电磁悬浮供暖机组。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案是：一种光电磁悬浮供暖机组，包括加热装置本体与光电磁棒，所述光电磁棒穿设在加热装置本体内，所述加热装置本体的内部空间分隔成的混水箱与油液箱，所述油液箱内装有电磁液，所述光电磁棒至少一部分浸泡在电磁液中，所述油液箱内盘旋设有水管，所述水管包括进水口和出水口，所述进水口与加热装置本体外部水源连接，所述出水口与混水箱贯通。

优选地，所述光电磁棒包括第一导线、第二导线、外管与光磁发热体，所述第一导线、第二导线分别与光磁发热体电性连接并穿设在外管顶部，所述光磁发热体设在外管内，所述光磁发热体包括内管与碳纤维电感线圈，所述碳纤维电感线圈呈螺旋状绕设在内管外，所述内管的底端设有导电环，所述第一导线的一端外露在外管外，第一导线另一端穿设在外管内并穿过内管与导电环电性连接，所述第二导线的一端外露在外管外，第二导线另一端与碳纤维电感线圈的顶部导电片电性连接，所述碳纤维电感线圈的底部导电片与导电环电性连接，所述第一导线、第二导线分别与电磁加热控制器电连接。

优选地，所述碳纤维电感线圈由若干条碳纤维线编织而成，碳纤维线为蜂窝网状结构，所述碳纤维线的网孔内填充有磁性纳米粒子，所述磁性纳米粒子为磁性Fe3O4纳米粒子。磁性Fe3O4纳米粒子为高磁感应强度、高导磁率，低剩磁和低矫顽力的磁粉。

优选地，所述碳纤维电感线圈的外表面镀上一层合金镀层，合金镀层可以选用铬钴合金、镍铁合金、碳化钨合金等中的一种或几种组合形式。增强了碳纤维电感线圈对电磁波的吸收功能，有利于电能磁场向热能转化，也增强了碳纤维电感线圈的表面的强度和耐磨性能。

优选地，所述加热装置本体的内部设置有用以检测光电磁棒的表面温度的温度传感器，所述温度传感器通过温度传输线与电磁加热控制器连接。

表面覆有磁性Fe3O4纳米粒子的碳纤维电感线圈；性能测试表明，碳纤维电感线圈具有良好的拉伸强度，最大可达20.24MPa，具有铁磁性，饱和磁化强度与Fe3O4纳米粒子的质量含量存在正向对应关系，碳纤维电感线圈的传热性能好(1950W/m·K)；在径向上温度非常均匀，不存在温度差。热稳定性好（200~400℃时热膨胀系数为零）。Fe3O4纳米粒子增强了碳纤维电感线圈对电磁波的吸收功能，有利于电能磁场向热能转化。

优选地，所述外管为石英玻璃管。本发明采用石英玻璃管不发生原电池化学反应，不结垢。

优选地，所述油液箱的侧壁分别开设有液体出口、液体进口与进水口，所述液体进口与进水口设在油液箱的底端，所述液体出口设在油液箱的上端。

优选地，所述混水箱的侧壁开设有热水出口，所述混水箱的顶壁开设有安全口

优选地，所述电磁液包括以下重量份的各原料：短链的烷基1～3份、石墨烯胶体6份、基联苯型导热油9.4份；

其中短链的烷基为甲基、乙基、异丙基混合粉体，其中所述石墨烯胶体为改进的Hummers方法生产，由单层和部分寡层石墨烯堆积而成的粉体，所述石墨烯胶体具有以下技术指标：外观，黑灰色粉末；厚度＜5nm，直径5～20nm，含水率＜2%；堆积密度0.02～0.04g/ml；

基联苯型导热油为联苯基环上连接烷基支链一类的化合物。

本电磁液通过光电磁棒在通电时产生磁场使得电磁液产生磁悬浮效果，通过电磁及电磁场对固态流化介质发生热失控效应，使流体物质分子尤其纳米级超细石墨烯连续产生局部、瞬间的高温、高压；

光电磁棒的碳纤维电感线圈发热时发出2-15 μmm远红外线电磁波，对人体有益。另外碳纤维电感线圈电加热，能起到加热效果，通过热传导使电磁液加热，在热能与电磁能共同作用下对水管中水加热。

一种电磁液的生产方法，具有如下制备步骤：

（1）利用改进的Hummers方法，制备氧化石墨烯胶体；

（2）按以下重量份数准备各物料组分:甲基、乙基、异丙基、石墨烯胶体、基联苯型导热油；

（3）按顺序将甲基、乙基、异丙基加入搅拌缸中，高速分散均匀；

（4）把经步骤3处理的粉料浆采用研磨机进行研磨，研磨细度小于20μm，得到微粉；

（5）把研磨后的粉料浆加入到搅拌缸中，开启低速搅拌，控制在300～500r/min，加入基联苯型导热油溶解微粉，并经超声分散得到微粉悬浮液，超声时间为60分钟；

（6) 微粉悬浮液与石墨烯胶体以一定比例进行混合，经超声处理得到电磁液。

本发明的有益效果在于：本发明采用光电磁棒通电产生红外辐射对水管进行辐射加热，同时光电磁棒在负压真空的石英玻璃管内产生磁场，磁场以震动方式，推动由石墨烯等矿物质混合而成的电磁液的结构改变，使电磁液产生了悬浮发热，通过热传导从而使浸泡在电磁液中的水管进行加热，光电磁棒与电磁液配合通过光电磁形式加热，把热能和磁场能转换制热水供暖，即矿物质电磁液在光电热推动下，矿物质电磁液悬转发热，综合效率提高270%以上，采暖每平方米按30-50W电功率，比传统电锅炉减少50%电功率，假设消耗1kw/h电力的情况下，能提供2.7kw/h以上的有效热能，更节能，全年运行稳定，不受高寒冷地区环境影响，全天模式运行：

1．本发明光电磁棒采用外管为石英玻璃管，隔水加热，水电分离，能够杜绝安全隐患；本发明产品对水及其它加热介质不受腐蚀性影响，产品表面不产生水垢，在使用寿命期间内丝毫不影响其热效率,传热面积、密度及速度大、热稳定性好;

2. 光电磁棒采用碳纤维电感线圈通电发热，其螺旋状结构能够增大发热面积，附着在碳纤维电感线圈表面的红外辐射层会产生红外辐射，该红外辐射直接照射电磁液和水管，使电磁液和水管温度升高，而同时光电磁棒通电后会产生磁场，磁场以震动方式，推动了电磁液内石墨烯等结构的改变而产生了悬浮发热，本发明采用多种加热方式混合加热，将电能转换成光能和热能，光能也转换成热能，电热转换效率可达98%以上，热效率稳定，加热速度块，实现即热功能；

3．红外辐射还可穿过水管作用在水内，能够灭杀是水中的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等各类有害新军，确保水质的健康，且红外线能够打破氢键获得小分子水，小分子水促进人体新陈代谢，红外线还可以把酸性水变成弱碱性水，可促进美肤、减缓细胞衰老的作用；

4．光电磁棒的使用寿命可达10000小时以上，外管表面不结水垢，不会老化，没有功率衰减的情况，大大延长了使用寿命，

5．传统燃烧型热水器在不充分燃烧时会产生一氧化碳，日常使用过程中会产生二氧化碳，本发明采用电力驱动，不产生二氧化碳，同时在加热激活电磁矿物质过程中没有燃烧加热的过程，故此没有燃烧废气排放，

6．传统的空气能热水器噪音非常大，本发明运行过程中无噪音，使所用场所环境更健康。

附图说明

图1 是本发明的结构示意简图。

图2 是光电磁棒的立体结构图。

图3 是光磁发热体的平面示意图。

图4是光电磁悬浮供暖机组的立体示意图。

图5是光电磁悬浮供暖机组的电气原理图。

附图标记说明：1.加热装置本体；11.混水箱；111.热水出口；112.安全口；12.油液箱；121.液体出口；122.液体进口；123.进水口；13.内出水口；14.水管；15.电磁液；2.光电磁棒；21.外管；22. 光磁发热体；221.内管；222.碳纤维电感线圈；2221.正极导电片；2222.负极导电片；223.导电环；23.连接座；24.正极电线；25.负极电线；3.漏电保护插头；4.限温器；5.温控器；6.变压器；7.显示板；8.温度传感器；9.即热加热部件；10.供暖机组。

具体实施方式

请参阅图1-3所示，本发明关于一种光电磁悬浮供暖机组，包括加热装置本体1与光电磁棒2，所述加热装置本体1的内部空间上下分隔成混水箱11与油液箱12，所述混水箱11与油液箱12通过内出水口13连通，所述油液箱12内装有电磁液15，光电磁棒至少一部分浸泡在电磁液中，所述油液箱的侧壁分别开设有液体出口121、液体进口122与进水口123，所述液体进口122与于进水口123设在油液箱12的底端，所述液体出口121设在油液箱12的上端，所述油液箱12内设有水管14，所述水管14的一端与进水口123连接，另一端与内出水口13连接，所述混水箱11的侧壁开设有热水出口111，所述混水箱11的顶壁开设有安全口112，所述光电磁棒2穿设在混水箱11与油液箱12内。

光电磁棒在加热装置通电后产生红外辐射而发热，电磁液通过光电磁棒吸热，热效率高，由于红外辐射率大于97％，所以能源消耗量低，比已有电热水器加热节能38-45％，而且由于光电磁棒通电后会产生磁场，磁场以震动方式，推动了电磁液内石墨烯等结构的改变而产生了悬浮发热，该光电磁棒采用多种加热方式混合加热，电热转换效率可达98%以上，热效率稳定，加热速度快。

所述光电磁棒2包括外管21与光磁发热体22，所述外管21为石英玻璃管，其内部真空，其开口端通过密封圈连接有连接座23，所述连接座23穿设有与加热装置本体内或外置的电磁加热控制器连接的正极电线24与负极电线25，所述光磁发热体22设在外管21内，所述光磁发热体22包括内管221与碳纤维电感线圈222，所述碳纤维电感线圈222呈螺旋状绕设在内管221外，其顶端设有正极导电片2221，其底端设有负极导电片2222，所述碳纤维电感线圈222的表面设有红外辐射层，所述红外辐射层为碳粉层，所述内管221的底端连接有导电环223，在本实施例中，负极电线25穿过内管221分别与负极导电片2222和导电环223电性连接，正极电线24与正极导电片2221电性连接。

光电磁棒2通电产生磁场，磁场以震动方式，推动了电磁液15内石墨烯等结构的改变而产生了悬浮发热，使电磁液15温度升高，碳纤维电感线圈222通电发热，热量传递到电磁液15使电磁液15温度升高，附着在其表面的碳粉产生红外辐射，红外辐射直接作用在电磁液15内，由于红外线的频率（速度÷波长）与大多数物质如水，木材，塑料，纤维，油漆，食物和人体表皮的分子振动频率相符合，电磁液15内的水分子吸收红外光线导致运动变得剧烈从而使电磁液15的温度升高，光电加热和纳米加热两种加热方式自动进行混合加热，使得水管14内的水温快速上升，实现即热功能，对即时使用的水加热，确保内腔全年有三分之二的时间保持冷水或低温水状态，降低能耗，再加上红外辐射加热方式，红外辐射还可穿过水管14照射在其内流动的水内，能够灭杀是水中的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等各类有害新军，确保水质的健康，且红外线能够打破氢键获得小分子水，小分子水促进人体新陈代谢，利用红外线加热还可以把酸性水变成弱碱性水，可促进美肤、减缓细胞衰老的作用。

所述电磁液包括以下重量份的各原料： 短链的烷基1～3份、石墨烯胶体6份、基联苯型导热油9.4份；

其中短链的烷基为甲基、乙基、异丙基混合粉体，其中所述石墨烯胶体为改进的Hummers方法生产，由单层和部分寡层石墨烯堆积而成的粉体，所述石墨烯胶体具有以下技术指标：外观，黑灰色粉末；厚度＜5nm，直径5～20nm，含水率＜2%；堆积密度0.02～0.04g/ml；

基联苯型导热油为联苯基环上连接烷基支链一类的化合物。本电磁液通过光电磁棒在通电时产生磁场使得电磁液产生磁悬浮效果，通过电磁及电磁场对固态流化介质发生热失控效应，使流体物质分子尤其纳米级超细石墨烯连续产生局部、瞬间的高温、高压；

光电磁棒的碳纤维电感线圈发热时发出2-15 μmm远红外线电磁波，对人体有益。另外碳纤维电感线圈电加热，能起到加热效果，通过热传导使电磁液加热，共同作用下对水管中水加热。

一种电磁液的生产方法，具有如下制备步骤：

（1）利用改进的Hummers方法，制备氧化石墨烯胶体；

（2）按以下重量份数准备各物料组分:甲基、乙基、异丙基、石墨烯胶体；

（3）按顺序将甲基、乙基、异丙基加入搅拌缸中，高速分散均匀；

（4）把经步骤3处理的粉料浆采用研磨机进行研磨，研磨细度小于20μm，得到微粉；

（5）把研磨后的粉料浆加入到搅拌缸中，开启低速搅拌，控制在300～500r/min，加入基联苯型导热油溶解微粉，并经超声分散得到微粉悬浮液，超声时间为60分钟；

（6) 微粉悬浮液与石墨烯胶体以一定比例进行混合，经超声处理得到电磁液。

由图4-5可知，本发明应用于光电磁悬浮供暖机组，该光电磁悬浮供暖机组与漏电保护插头3电性连接，通过限温器4、温控器5、变压器6、温度传感器8、即热加热部件9与供暖机组10配合工作，根据进水温度条件，利用光电加热和纳米加热两种加热方式自动进行混合交替加热，对即时用水自动加热，确保光电磁悬浮供暖机组内胆中的水温保持冷水或低温水状态，且能够实现小体积大容量的目的，使光电磁悬浮供暖机组体积更小，占用空间更小，安装更方便。

以上实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种光电磁悬浮供暖机组，其特征在于：包括加热装置本体与光电磁棒，所述光电磁棒穿设在加热装置本体内，所述加热装置本体的内部空间分隔成的混水箱与油液箱，所述油液箱内装有电磁液，所述光电磁棒至少一部分浸泡在电磁液中，所述油液箱内盘旋设有水管，所述水管包括进水口和出水口，所述进水口与加热装置本体外部水源连接，所述出水口与混水箱贯通，所述光电磁棒包括第一导线、第二导线、外管与光磁发热体，所述第一导线、第二导线分别与光磁发热体电性连接并穿设在外管顶部，所述光磁发热体设在外管内，所述光磁发热体包括内管与碳纤维电感线圈，所述碳纤维电感线圈呈螺旋状绕设在内管外，所述内管的底端设有导电环，所述第一导线的一端外露在外管外，第一导线另一端穿设在外管内并穿过内管与导电环电性连接，所述第二导线的一端外露在外管外，第二导线另一端与碳纤维电感线圈的顶部导电片电性连接，所述碳纤维电感线圈的底部导电片与导电环电性连接，所述第一导线、第二导线分别与电磁加热控制器电连接，所述碳纤维电感线圈由若干条碳纤维线编织而成，碳纤维线为蜂窝网状结构，所述碳纤维线的网孔内填充有磁性纳米粒子，所述磁性纳米粒子为磁性Fe3O4纳米粒子，所述碳纤维电感线圈的表面设有红外辐射层，所述电磁液包括以下重量份的各原料：短链的烷基1～3份、石墨烯胶体6份、基联苯型导热油9.4份；其中短链的烷基为甲基、乙基、异丙基混合粉体，其中所述石墨烯胶体为改进的Hummers方法生产，由单层和部分寡层石墨烯堆积而成的粉体，所述石墨烯胶体具有以下技术指标：外观，黑灰色粉末；厚度＜5nm，直径5～20nm，含水率＜2％；堆积密度0.02～0.04g/ml；基联苯型导热油为联苯基环上连接烷基支链一类的化合物。

2.根据权利要求1所述的一种光电磁悬浮供暖机组，其特征在于：所述外管为石英玻璃管。

3.根据权利要求1所述的一种光电磁悬浮供暖机组，其特征在于：所述油液箱的侧壁分别开设有液体出口、液体进口与进水口，所述液体进口与进水口设在油液箱的底端，所述液体出口设在油液箱的上端。

4.根据权利要求1所述的一种光电磁悬浮供暖机组，其特征在于：所述混水箱的侧壁开设有热水出口，所述混水箱的顶壁开设有安全口。

5.根据权利要求1所述的一种光电磁悬浮供暖机组，其特征在于：所述电磁液的生产方法，具有如下制备步骤：

(1)利用改进的Hummers方法，制备氧化石墨烯胶体；

(2)按以下重量份数准备各物料组分:甲基、乙基、异丙基、石墨烯胶体、基联苯型导热油；

(3)按顺序将甲基、乙基、异丙基加入搅拌缸中，高速分散均匀；

(4)把经步骤3处理的粉料浆采用研磨机进行研磨，研磨细度小于20μm，得到微粉；

(5)把研磨后的粉料浆加入到搅拌缸中，开启低速搅拌，控制在300～500r/min，加入基联苯型导热油溶解微粉，并经超声分散得到微粉悬浮液，超声时间为60分钟；

(6)微粉悬浮液与石墨烯胶体以一定比例进行混合，经超声处理得到电磁液。