NO180555B - Apparat til oppvarming av et fluid - Google Patents
Apparat til oppvarming av et fluid Download PDFInfo
- Publication number
- NO180555B NO180555B NO924439A NO924439A NO180555B NO 180555 B NO180555 B NO 180555B NO 924439 A NO924439 A NO 924439A NO 924439 A NO924439 A NO 924439A NO 180555 B NO180555 B NO 180555B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- secondary winding
- jacket
- heater
- winding
- fluid
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims description 54
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims description 30
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 103
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 10
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 7
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 4
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910000754 Wrought iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
- H05B6/105—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor
- H05B6/108—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor for heating a fluid
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
- F24H1/10—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
- F24H1/12—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium
- F24H1/14—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium by tubes, e.g. bent in serpentine form
- F24H1/16—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium by tubes, e.g. bent in serpentine form helically or spirally coiled
- F24H1/162—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium by tubes, e.g. bent in serpentine form helically or spirally coiled using electrical energy supply
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
- Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
- Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)
- Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)
- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
- Beans For Foods Or Fodder (AREA)
Description
Den foreliggende oppfinnelse vedrører apparat til oppvarming av et fluidum (dvs. væske eller gass) og spesielt apparat som er i stand til, med høy effektivitet, å oppvarme en kontinuerlig fluidumstrøm, uten anvendelse av nakne oppvar-mingselementer eller åpne flammer.
Apparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse er spesielt egnet til vannoppvarming i kommersiell - eller industriell - skala og vil beskrives under spesiell henvisning til denne anvendelse. Imidlertid vil det kunne forstås at apparatet ikke på noen måte er begrenset til denne anvendelse, men også kan anvendes til oppvarming av enhver av et stort utvalg fluider.
For tiden er vannoppvarming i kommersiell og industriell skala vanligvis en satsvis prosess: - vann som rommes i en lagertank oppvarmes ved hjelp av et elektrisk oppvarmings-element eller ved hjelp av gassbrennere og rommes i lagertanken inntil behov opptrer. Denne prosess har flere ulemper: - lagertanken er voluminøs, og behøver å plasseres nær anven-delsesstedet dersom varmetap i tilførselsrørene skal kunne unngås. Dersom forbruket av varmtvann er lavt, forbrukes en stor del av energien ved å holde et stort vannvolum ved høy temperatur til ingen nytte. Dersom vannforbruket er høyt, kan tilførselen fra lagertanken være utilstrekkelig. For å over-vinne disse ulemper, har det vært markedsført flere utforminger av "gjennomstrømmings"-vannoppvarmere, men alle slike utforminger har til dato bare vært i stand til å levere varmtvann ved relativt lave strømningshastigheter og installasjons-kostnadene er høye.
For den foreliggende oppfinnelse er det derfor et formål å frembringe en gjennomstrømnings- (dvs. kontinuerlig) fluidumoppvarmer som har relativt lave fremstillings- og installasjonskostnader, men som er i stand til å fungere effektivt ved forholdsvis høye strømningshastigheter.
I de fleste bedrifts- og boligeiendommer, er nettstrøm tilgjengelig. Det reduserer i stor grad installasjons- og driftskostnadene for elektriske fluidumoppvarmere dersom nettstrøm kan anvendes (dvs. en vekselstrømstilførsel, med en frekvens innen området 50 til 60 Hz) uten behov for å modi-fisere strømmens type eller frekvens. Det er derfor et ytterligere formål ifølge oppfinnelsen å frembringe et fluidumopp-varmingsapparat som kan drives med nettstrøm.
Det har tidligere vært lagt frem mange forslag til anvendelse av en elektrisk transformator til oppvarming av fluider, spesielt vann.
Eksempelvis omtaler US-patent 1.458.634 en innretning som består av en felles kjerne på hvilken primære og sekundære spoler er viklet. Sekundærspolen er forkortet, slik at den induserte spenning i sekundærspolen forårsaker at det i sekundærspolen går en strøm som oppvarmer den. Sekundærspolen er rørformet og det vann som skal oppvarmes påvirkes til å strømme gjennom den. Primærspolen kan også være rørformet.
Oppvarmere av denne generelle type er også omtalt i US-patentene 4.602.140 og 4.791.262.
En variant av denne utforming er omtalt i US-patent 1.656.518, hvori det fluidum som skal oppvarmes strømmer gjennom en tank, som fungerer som en forkortet sekundærspole.
En annen variant er omtalt i US-patent 2.181.274, hvori de fluidum som skal oppvarmes strømmer gjennom trans-formatorens kjerne. Primær- og sekundærspolene befinner seg konsentrisk rundt kjernen, idet sekundærspolen i praksis er en enkelt forkortet vinding.
En ytterligere variant omtales i US-patent 1.671.839, hvori den primære og den sekundære vikling og den felles kjerne alle kan være hule og fluidum som skal oppvarmes sirku-leres gjennom kjernen og (valgfritt) også gjennom primær- og sekundærspolen. Sekundærspolen er forkortet.
Imidlertid har transformatoren, i alle de innretninger som hittil er nevnt, en kjerne.
Det er et veletablert prinsipp i det elektriske ingeniørfag at i innretninger som er beregnet for nettstrøm-frekvens, oppnås den effektive magnetiske fluksforbindelse bare dersom det anvendes en transformatorkjerne. Kjerneløse transformatorer har vært kjent og anvendt i mange år, men bare i høyfrekvent utstyr (vanligvis 50 kHz, dvs. 1000 ganger større enn nettstrømfrekvensen) siden effektiv fluksforbindelse kan oppnås i høyfrekvent utstyr uten kjerne.
Imidlertid er utformingen ifølge den foreliggende oppfinnelse blitt funnet å inneha en uventet og overraskende fordel, idet at selv om innretningen ifølge den foreliggende oppfinnelse mangler kjerne, er den funnet å kunne operere med meget høy effektivitet ved nettstrømfrekvens.
Kjerneløse transformatorer har et antall fordeler sam-menlignet med transformatorer med kjerne: - for det første fremkommer en vesentlig kostnadsbesparing fordi kjernen ikke behøver fremstilles eller installeres. For det andre fremviser kjerneløse transformatorer vanligvis en nært lineær magnetiseringskurve, i kontrast til den platåvise magnetiseringskurve som fremvises av transformatorer med kjerne. Den nært lineære magnetiseringskurve betyr at transformatoren kan drives effektivt over et mye bredere spenningsområde og derfor lettere kan styres, dvs. det er mulig å variere spenningen over et mye bredere område uten påvirkning av platået. En ytterligere fordel er at en kjerneløs transformator er enklere å avkjøle ganske enkelt fordi det ikke finnes noen kjerne som utgjør et hinder for avkjølingsfluider. Dermed forbedres transforma-torens effektivitet.
En ytterligere karakterisering av alle de ovennevnte innretninger er at fluidumet i det vesentlige oppvarmes ved hjelp av utelukkende en enkelt fremgangsmåte, dvs. ved hjelp av ledning fra den forkortede sekundærspole. Sekundærspolen fremstilles vanligvis av materiale med lav motstand, fordi dette er nødvendig av hensyn til effektiv kraftoverføring. Imidlertid er et materiale med lav motstand ikke ideelt for et motstandsoppvarmingselement, for hvilket et materiale med høy motstand er å foretrekke.
US-patent 4.471.191 omtaler en innretning til fluidumoppvarming som i det vesentlige innlemmer en kjernefri transformator: - en primærspole omgir en beholder, hvis indre er oppdelt av metallsylindere, som danner passasjer gjennom hvilke den væske som skal oppvarmes strømmer. Sekundærspoler i form av metallringer eller -spiraler er plassert innen beholderen, atskilt fra sylindrene.
I bruk, induserer primærspolen en spenning i sekundærspolen eller -spolene, som er forkortet slik at det dannes varme deri ved hjelp av den induserte strøm. De metalliske sylindere oppvarmes også induktivt og varmen fra sekundærspolen eller -spolene og fra sylindrene oppvarmer det fluidum som passerer gjennom beholderen.
Imidlertid sløses det, i denne utforming, med energi: - for det første befinner primærspolen utenfor beholderen, og den kan derved ikke bidra med noe til oppvarming av fluidumet. For det andre betyr det konsentriske arrangement av sekundærspolene og de metalliske sylindere at den magnetiske fluksforbindelse mellom primær- og sekundærspole er langt fra ideell og det vil opptre flukslekkasje, hvilket senker innretningens effektivitet. For det tredje er sekundærspolen eller -spolene forkortet, i stedet for å være forbundet med en last som motstandsoppvarmes ved hjelp av sekundærspenningen. Dette har de ulemper som er diskutert i det foregående.
For den foreliggende oppfinnelse er det derfor et ytterligere formål å frembringe en innretning til fluidumoppvarming som overvinner i det minste den tredje av de i det foregående beskrevne ulemper og som kan fungere med høy effektivitet ved nettspenningfrekvens.
Den foreliggende oppfinnelse frembringer en elektrisk fluidumoppvarmer som driver med nettspenningfrekvens og som inkluderer en kjerneløs transformator og en elektrisk ledende kappe gjennom hvilken fluidum som skal oppvarmes strømmer ved bruk, idet den kjerneløse transformator omfatter: en primærvikling av elektrisk ledende materiale som er arrangert for i det minste delvis å omgi kappen, men er elektrisk isolert derfra,- en sekundærvikling av elektrisk ledende materiale som er slik arrangert i forhold til primærviklingen at ved anvendelse, forbinder magnetisk fluks som genereres av en veksel-strøm som går i primærviklingen denne med sekundærviklingen og den induserer en spenning deri; sekundærviklingen er elektrisk isolert fra primærviklingen, men elektrisk forbundet med kappen slik at ved anvendelse gir den spenning som induseres i sekundærviklingen opphav til en strøm som går gjennom kappen og oppvarmer kappen ved hjelp av motstandsoppvarming, idet kappen også oppvarmes ved hjelp av virvelstrømmer som induseres deri ved hjelp av vekselstrøm som går i primærviklingen.
Fortrinnsvis er kappen, primærviklingen og sekundærviklingen alle konsentriske, med primærviklingen ved siden av kappen og sekundærviklingen rundt primærviklingens ytterside. Imidlertid vil et arrangement hvori primærviklingen befinner seg rundt sekundærviklingens ytterside også være mulig.
Multiple sekundærviklinger kan anvendes, hvorav begge eller alle er elektrisk forbundet med kappen, serielt eller parallelt.
Sekundærviklingen kan være rørformet (eksempelvis en spiral eller en kappe med dobbeltvegg) idet sekundærviklingen er forbundet med kappen slik at det fluidum som skal oppvarmes strømmer gjennom sekundærviklingen enten før eller etter at den strømmer gjennom kappen. Dette mønster for fluidumstrøm bidrar til avkjøling av sekundærspolen så vel som til oppvarming av fluidumet. Primærspolen kan også være rørformet, med samme hensikt, men dette er funnet å være mindre ønskverdig fordi det fremviser praktiske utformingsvanskeligheter.
For å frembringe det som utelukkende er et eksempel, beskrives en foretrukken utførelsesform ifølge den foreliggende oppfinnelse i detalj under henvisning til den med-følgende tegning hvori: -
Fig. l viser et riss, i delvis lengdesnitt, av apparat
ifølge oppfinnelsen.
Idet det henvises til fig. 1, omfatter apparatet 2 en dobbeltvegget kappe 3 rundt hvilken det er viklet en primærvikling 4. En sekundærvikling 5 er viklet over primærviklingen 4.
Kappen 3 er fremstilt av metall, med fordel et metall som har en relativt høy elektrisk motstand.
Det bør understrekes at kappen ikke fungerer som en transformatorkjerne og det er derfor ikke behov for at kappen fremstilles av et ferromagnetisk metall. Imidlertid er det en fordel om kappen er fremstilt av et ferromagnetisk metall, siden dette forbedrer innretningens effektfaktor ved at innretningens magnetisering forbedres. Et egnet materiale for kappen er smijern, som oppfyller alle de ovennevnte krav.
Kappen fremviser en yttervegg 6 og en innervegg 7, med en sylindrisk passasje 8 mellom veggene gjennom hvilken fluidum strømmer når apparatet anvendes. Én ende av passasjen 8 er forbundet med en fluidumtett forbindelse 9 til det indre av et kveilet rør som utgjør sekundærviklingen 5 og passasjens
8 andre ende er forbundet med et utløpsrør 10.
Rommet 12 innen innerveggen 7 er luftfylt. Dette rom kan huse en metallkjerne, men anvendelsen av en slik kjerne er ikke funnet i vesentlig grad å endre apparatets yteevne.
Alternativt kan kappen ha en enkelt vegg, forutsatt at det fluidum som skal oppvarmes ved hjelp av innretningen er en god varmeleder, eller det utelukkende kreves en forholdsvis lav oppvarmingshastighet. Fluidumet i kappen oppvarmes ved hjelp av ledning fra de oppvarmede vegger og derfor blir utelukkende de fluidumlag som befinner seg i kontakt med disse vegger direkte oppvarmet; - resten av fluidumet oppvarmes ved hjelp av ledning og konveksjon innen fluidumet. Dermed må passasjens 8 lengde og bredde utvelges under hensyn til den fluidumtype som skal oppvarmes, den ønskede temperaturøkning i fluidumet og den ønskede strømningshastighet.
Primærviklingen 4 består av vindinger av isolert tråd som er viklet direkte på kappens 3 ytterside, idet tråden er arrangert i ett eller flere romlig atskilte lag, etter hva som er nødvendig til mottakelse av viklingens lengde. Tråden består av et materiale som er en god elektrisk leder (eksempelvis kopper, aluminium, superledere). Primærviklingens ender 11 er forbundet med en vekselstrømkilde (230 volt, 50 Hz).
Sekundærviklingen 5 omfatter en spiral av rør som er fremstilt av et materiale som er en god leder både for varme og for elektrisitet (eksempelvis kopper, aluminium).
Sekundærviklingen er viklet rundt en ledeplate 16 for olj estrøm. Innretningen er forseglet innen en temperatur-isolasjonstank 17. Primærviklingen 4 avkjøles av olje som pumpes rundt tanken ved hjelp av en pumpe (ikke vist). Avkjølingsoljen tvinges mellom primærviklingens atskilte lag, og deretter rundt sekundærviklingens yttersides overflate, idet den overfører varme fra primær- til sekundærviklingen og dermed til fluidum som sirkulerer i sekundærviklingen.
Imidlertid, dersom det kreves en enklere innretning til fluidumoppvarming og et lavere varmeutgående kan aksepteres (dvs. innretningen kan drives ved en lavere temperatur) kan tanken 17 og avkjølingsoljen utelates og primærviklingen kan avkjøles ganske enkelt ved at sekundærviklingen vikles tett over primærviklingen, slik at primærviklingen avkjøles ved ledning.
Slik det er nevnt i det foregående, er én av sekundær-vikl ingens ender ved hjelp av forbindelsen 9 forbundet med kappens 3 passasje 8. Sekundærviklingens andre ende er forbundet med et fluiduminnløp 14. Sekundærviklingens begge ender er elektrisk forbundet med kappen 3, ved hjelp av enhver egnet anordning, eksempelvis forbindelsen 9 (som er en elektrisk så vel som fluidumforbindelse) og en metallplugg 15 (som utelukkende er en elektrisk forbindelse).
Den innretning som er beskrevet i det foregående anvendes som følger: - fluidum som skal oppvarmes (eksempelvis vann) mates inn i den rørformede sekundærvikling gjennom innløpet 14. Fluidumet beveger seg langs sekundærviklingens lengde og ved den andre ende mates den inn i kappens 3 passasje 8 gjennom forbindelsen 9. Fluidumet beveger seg deretter langs kappens 3 lengde og tømmes ut fra utløpsrøret 10. Imidlertid forutsettes det at en reversert fluidumstrøm (dvs. gjennom passasjen 8 først og deretter gjennom sekundærviklingen) kan gjennomføres.
Primærviklingen 4 forsynes med vekselstrøm (enkelt-eller flerfaset). Denne strøm frembringer en magnetisk fluks som induserer en elektrisk spenning i sekundærviklingen. Denne induserte spenning gir opphav til en strøm som passerer gjennom kappen 3 via de elektriske forbindelser 9 og 15, og dermed oppvarmes kappen ved hjelp av motstandsoppvarming. Med andre ord, utgjør kappen en transformatorkrets' last. Det skal bemerkes at det til kappen er fordelaktig å anvende et metall som har en forholdsvis høy motstand, siden dette maksi-maliserer motstandsoppvarming og forbedrer innretningens effektfaktor.
Dersom kappen er metallisk, oppvarmes den også av virvelstrømmer som dannes av primærviklingens fluktuerende magnetfelt. Denne effekt merkes i det arrangement som er vist i fig. 1 hvor primærviklingene ligger mellom kappen og sekundærviklingene, men den opptrer i en mindre grad endog dersom sekundærviklingen ligger mellom primærviklingen og kappen. Ytterligere oppvarming av kappen fremkommer ved hystereseoppvarming fra hysteresetap.
Primær- og sekundærviklingene tenderer også til å oppvarmes ved anvendelse: - denne oppvarming opptrer på grunn av viklingsmetallets motstand overfor den strøm som går igjennom viklingene. Ifølge veletablert transformatorpraksis, vil anvendelse av metaller med god elektrisk ledningsevne i primær-og sekundærviklingene minimalisere denne motstandsoppvarming. Dessuten må utformingen av det avkjølingssystem som anvendes (slik det er diskutert i det foregående) utvelges slik at primærviklingen holdes innen et egnet temperaturområde ved drift.
I tilfellet med sekundærviklingen, vil imidlertid, dersom det anvendes en rørformet sekundærvikling, det fluidum som skal oppvarmes og som sirkulerer derigjennom avkjøle sekundærviklingen og det antas at det kan være fordelaktig å utvelge et metall med forholdsvis høy motstand (eksempelvis stål) til sekundærviklingen siden den varme som utvikles i sekundærviklingen med fordel kan anvendes til oppvarming av fluidumet.
Når fluidumet kommer inn i kappen, oppvarmes fluidumet ytterligere, ved hjelp av ledning fra kappen. Siden oppvarming av fluidumet i kappen skjer ved hjelp av ledning, er passasjen 8 fortrinnsvis relativt trang, til oppnåelse av maksimal kontakt mellom fluidumet og kappen.
Det skal bemerkes at den i det foregående beskrevne ut-førelsesform, tilfører innretningen varme til fluidumet på et antall separate måter: -
1. Ved hjelp av motstandsoppvarming av kappen. 2. Ved hjelp av virvelstrøm- og hystereseoppvarming av kappen. 3. Ved hjelp av motstandsoppvarming av primærviklingen, som overføres til sekundærviklingen ved hjelp av primær-vikl ingens avkjølingssystem. 4. Ved hjelp av motstandsoppvarming av
sekundærviklingen.
Det skal bemerkes at fluidumet kunne oppvarmes ved at det utelukkende ble ført gjennom kappen og ikke gjennom sekundærviklingen, selv om dette kunne være ufordelaktig idet sekundærviklingen ikke ville bli avkjølt og idet fluidumet da ikke ville bli oppvarmet ved ledning fra sekundærviklingen.
I et alternativ til den i det foregående beskrevne utforming, foreligger kappen 3 i form av en rørspiral gjennom hvilken det vann som skal oppvarmes strømmer.
Det ble utført en test på apparat som var konstruert som beskrevet i fig. 1. Kappen 3 ble fremstilt av smijern, og var 265 mm lang, med en største diameter på 60 mm og en passasje 8 på ca. 3 mm's diameter.
Primærviklingen ble fremstilt med 327 vindinger av koppertråd av 3,75 mm's diameter. Sekundærviklingen bestod av 13 vindinger kopperrør av 11,5 mm's diameter.
Primærviklingen ble forbundet med en nettstrømkilde:
Spenning 23 0 V
Frekvens 50 Hz Strømstyrke 147,5 A
Effekt 29,7 kW Effektfaktor 0,874 lag Primærviklingstemperatur 105-93°C Effektivitet 96%
Innretningen fungerte i en stabil elektrisk tilstand og var termisk stabil. Vann med en innløpstemperatur på 15°C ble ført gjennom innretningen med en hastighet av omtrent 17,9 l/min, passerte gjennom sekundærviklingen og deretter gjennom kappen og forlot utløpet ved 38°C.
Idet all den varme som genereres av innretningen over-føres til vannet (mindre elektrisk leder-, lednings- og tank-utstrålingstap) er innretningens effektivitet >95%.
Til kommersiell eller industriell anvendelse utstyres det i det foregående beskrevne apparat med styringsanordninger som muliggjør at fluidumets utløpstemperatur forvelges eller varieres etter behov, sammen med en trykkføler eller detektor for strømningshastighet som slår på strømtilførselen til apparatet når fluidumstrømmen starter og stopper den når fluidumstrømmen stopper eller faller under en trygg minimums-verdi .
Apparatet kan utformes til drift ved høye trykk, og kan anvendes til frembringelse av damp, eksempelvis som en erstat-ning for dampkjeler.
Det har vært utformet innretninger til drift ved 230 V og 400 V, med utgående effekt innen området 6 kW - 40 kW, men de kunne vært utformet til drift utenfor disse områder.
Claims (11)
1. Elektrisk drevet fluidoppvarmer for nettstrømfrekvens, karakterisert ved at oppvarmeren inkluderer en kjerneløs transformator og en elektrisk ledende kappe (3) gjennom hvilken fluidet som skal oppvarmes strømmer under drift; idet den kjerneløse transformator omfatter: en primærvikling (4) av elektrisk ledende materiale, som er arrangert for i det minste delvis å omgi kappen (3), men som er elektrisk isolert derfra; en sekundærvikling av elektrisk ledende materiale som i forhold til primærviklingen (4) er arrangert slik at magnetisk fluks som genereres av en vekselstrøm som går gjennom primærviklingen (4) under drift utgjør forbindelsen med sekundærviklingen (5) og induserer en spenning deri; sekundærviklingen (5) er elektrisk isolert fra primærviklingen (4), men elektrisk forbundet med kappen (3) slik at den spenning som induseres i sekundærviklingen (5) under drift gir opphav til en strøm som går gjennom kappen (3) og som oppvarmer kappen ved hjelp av motstandsoppvarming, idet kappen også oppvarmes av virvelstrømmer som induseres deri ved hjelp av primærviklingen (4).
2. Oppvarmer i samsvar med krav 1, karakterisert ved at sekundærviklingen (5) består av to eller
flere deler, hvorav hver enkelt er elektrisk forbundet med kappen (3).
3. Oppvarmer i samsvar med krav 1, karakterisert ved at sekundærviklingen (5) er rørformet og er forbundet med kappen (3) slik at det fluid som skal oppvarmes strømmer gjennom sekundærviklingen (5) før eller etter at det strømmer gjennom kappen (3), hvorved fluidet oppvarmes ved hjelp av transformatoroppvarming.
4. Oppvarmer i samsvar med krav 1 eller 3, karakterisert ved at kappen (3), primærviklingen (4) og sekundærviklingen (5) alle er konsentriske.
5. Oppvarmer i samsvar med krav 4, karakterisert ved at kappen (3) i det minste delvis er omgitt av primærviklingen (4) som i det minste delvis er omgitt av sekundærviklingen (5).
6. Oppvarmer i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at kappen (3) er av et elektrisk ledende materiale med høy motstand.
7 . Oppvarmer i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at primær- og sekundærviklingene (4,5) er av et elektrisk ledende materiale med lav motstand.
8 . Oppvarmer i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at kappen (3) har dobbelt vegg, og fluidet som skal oppvarmes strømmer mellom veggene.
9. Oppvarmer i samsvar med krav 7 eller 8, karakterisert ved at primærviklingen (4) under drift avkjøles av tvungen oljesirkulasjon, idet oljen også sirku-leres over sekundærviklingen (5), for å overføre varme fra primærviklingen (4) til sekundærviklingen (5).
10. Oppvarmer i samsvar med krav 7 eller 8, karakterisert ved at sekundærviklingen (5) er i fysisk kontakt med, men elektrisk isolert fra primærviklingens (4) ytterlag, slik at under drift avkjøles primærviklingen (4) ved ledning til sekundærviklingen (5).
11. Oppvarmer i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at primær- og sekundærviklingene (4,5) fremstilles av kopper, og kappen (3) er fremstilt av smijern.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NZ233841A NZ233841A (en) | 1990-05-29 | 1990-05-29 | Continuous flow transformer water heater |
| PCT/AU1991/000226 WO1991019138A1 (en) | 1990-05-29 | 1991-05-23 | Apparatus for heating a fluid |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO924439D0 NO924439D0 (no) | 1992-11-18 |
| NO924439L NO924439L (no) | 1992-11-25 |
| NO180555B true NO180555B (no) | 1997-01-27 |
| NO180555C NO180555C (no) | 1997-05-07 |
Family
ID=19923257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO924439A NO180555C (no) | 1990-05-29 | 1992-11-18 | Apparat til oppvarming av et fluid |
Country Status (21)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5216215A (no) |
| EP (1) | EP0530288B1 (no) |
| JP (1) | JP3240384B2 (no) |
| KR (1) | KR0177829B1 (no) |
| CN (1) | CN1026150C (no) |
| AT (1) | ATE125617T1 (no) |
| AU (1) | AU644883B2 (no) |
| BG (1) | BG60656B1 (no) |
| BR (1) | BR9106482A (no) |
| CA (1) | CA2083370C (no) |
| DE (1) | DE69111602T2 (no) |
| DK (1) | DK0530288T3 (no) |
| ES (1) | ES2074717T3 (no) |
| FI (1) | FI101574B1 (no) |
| HU (1) | HU214893B (no) |
| IN (1) | IN179036B (no) |
| NO (1) | NO180555C (no) |
| NZ (1) | NZ233841A (no) |
| PL (1) | PL168284B1 (no) |
| RO (1) | RO109264B1 (no) |
| WO (1) | WO1991019138A1 (no) |
Families Citing this family (33)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5569329A (en) * | 1995-06-06 | 1996-10-29 | Carbomedics, Inc. | Fluidized bed with uniform heat distribution and multiple port nozzle |
| AU2181797A (en) * | 1996-03-15 | 1997-10-01 | Bbmr Limited | An inductive fluid heater |
| US6078032A (en) * | 1998-08-07 | 2000-06-20 | Bmg Holdings, Llc | Hot water beverage maker with voltage transformer type water heating unit |
| US6512212B1 (en) | 2000-10-30 | 2003-01-28 | Thermomedics International Inc. | Heater with removable cartridge |
| US6536110B2 (en) * | 2001-04-17 | 2003-03-25 | United Technologies Corporation | Integrally bladed rotor airfoil fabrication and repair techniques |
| US6717118B2 (en) | 2001-06-26 | 2004-04-06 | Husky Injection Molding Systems, Ltd | Apparatus for inductive and resistive heating of an object |
| US6781100B2 (en) * | 2001-06-26 | 2004-08-24 | Husky Injection Molding Systems, Ltd. | Method for inductive and resistive heating of an object |
| TWI239380B (en) * | 2001-12-31 | 2005-09-11 | Jiun-Guang Luo | Method and device for efficiently heating water |
| US7034263B2 (en) * | 2003-07-02 | 2006-04-25 | Itherm Technologies, Lp | Apparatus and method for inductive heating |
| US7279665B2 (en) * | 2003-07-02 | 2007-10-09 | Itherm Technologies, Lp | Method for delivering harmonic inductive power |
| DE10350064A1 (de) * | 2003-10-27 | 2005-06-16 | Albert Thomann | Kaffeemaschine |
| US8803044B2 (en) * | 2003-11-05 | 2014-08-12 | Baxter International Inc. | Dialysis fluid heating systems |
| EP1726947A1 (en) * | 2005-04-20 | 2006-11-29 | Sika Technology AG | device and method for ultrasonically determining the dynamic elastic modulus of a material |
| JP2007128751A (ja) * | 2005-11-04 | 2007-05-24 | Tokuden Co Ltd | 流体加熱装置及びその装置を使用した熱媒体通流ローラ装置 |
| CN100383467C (zh) * | 2006-04-10 | 2008-04-23 | 李国水 | 变频电磁感应即热式热水器 |
| US7731689B2 (en) | 2007-02-15 | 2010-06-08 | Baxter International Inc. | Dialysis system having inductive heating |
| US8071914B2 (en) * | 2007-12-26 | 2011-12-06 | Noboru Oshima | Heating apparatus |
| FR2942301A1 (fr) * | 2009-02-18 | 2010-08-20 | Elka S A | Installation de preparation instantanee d'eau chaude |
| JP5024736B2 (ja) | 2009-10-15 | 2012-09-12 | 住友電気工業株式会社 | 発電システム |
| CN102235740A (zh) * | 2010-05-04 | 2011-11-09 | 赵放 | 感应螺旋式低碳流体电加热器及其制造方法 |
| US8269592B1 (en) * | 2010-05-05 | 2012-09-18 | Lockheed Martin Corporation | Pulse transformer |
| US10704803B2 (en) * | 2011-04-28 | 2020-07-07 | Seven International Group, Inc. | Infrared water heater |
| CN102673913B (zh) * | 2011-07-28 | 2014-05-14 | 李智 | 一种储油罐复合电磁感应加热器 |
| ES2453016B1 (es) * | 2012-10-03 | 2015-01-20 | Lucas FERNÁNDEZ RIBAO | Emisor térmico eléctrico por inducción |
| ES2452990B1 (es) * | 2013-06-03 | 2015-01-20 | Lucas FERNÁNDEZ RIBAO | Aparato accesorio para calentamiento por inducción de un radiador o convector |
| DE102013211581A1 (de) * | 2013-06-19 | 2014-12-24 | Behr Gmbh & Co. Kg | Heizvorrichtung |
| DE102013211579A1 (de) * | 2013-06-19 | 2014-12-24 | Behr Gmbh & Co. Kg | Wärmetauschereinrichtung und Heizvorrichtung |
| CN104807172A (zh) * | 2015-04-21 | 2015-07-29 | 北京化工大学 | 一种即热式电磁加热节能热水器 |
| IT201900009381A1 (it) * | 2019-06-18 | 2020-12-18 | Rheavendors Services Spa | Dispositivo riscaldatore a passaggio d'acqua configurato per riscaldare acqua in una macchina per la preparazione e l'erogazione di bevande |
| CN110360747A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-10-22 | 中山市乐喜电子科技有限公司 | 一种热水器用电磁发热体组件 |
| WO2021020527A1 (ja) * | 2019-07-30 | 2021-02-04 | 幸春 宮村 | 発熱体の製造方法、発熱体および加熱ユニット |
| CN110933792B (zh) * | 2019-12-04 | 2022-03-08 | 国网湖南省电力有限公司 | 一种变压器灭火真型试验绝缘油加热系统及方法 |
| IL309685A (en) * | 2021-06-22 | 2024-02-01 | Shitrit Yoav Ben | System and methods for heating water |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1513087A (en) * | 1922-03-29 | 1924-10-28 | Nat Electric Water Heater Comp | Electric heater |
| US1656518A (en) * | 1926-08-23 | 1928-01-17 | William J Hammers | Electric water heater |
| US1918637A (en) * | 1929-11-29 | 1933-07-18 | Ig Farbenindustrie Ag | Electric heater for circulating fluids |
| US2407562A (en) * | 1942-08-17 | 1946-09-10 | Einar G Lofgren | Induction heater |
| GB1415504A (en) * | 1972-05-26 | 1975-11-26 | Apv Paralec Ltd | Coreless induction furnace refining and melting apparatus and processes |
| GB1557590A (en) * | 1976-10-25 | 1979-12-12 | Secr Defence | Gas thrusters |
| DE3022068A1 (de) * | 1980-06-12 | 1981-12-24 | Erhard 7000 Stuttgart Pauls | Geraet zum erwaermen fluessiger oder gasfoermiger medien |
| SE442696B (sv) * | 1981-09-24 | 1986-01-20 | Asea Ab | Anordning for vermning av gas- eller vetskeformiga media |
| US4602140A (en) * | 1984-11-01 | 1986-07-22 | Mangels Industrial S.A. | Induction fluid heater |
| JPH0760017B2 (ja) * | 1986-07-07 | 1995-06-28 | チッソエンジニアリング株式会社 | 電気流体加熱器 |
| CA1253556A (fr) * | 1986-10-01 | 1989-05-02 | Richard J. Marceau | Un chauffe-fluide comprenant un noyau magnetique non conducteur ayant un enroulement primaire de fils conducteurs d'electricite |
| GB2219715B (en) * | 1988-06-07 | 1992-05-06 | Eastern Electricity Board | Induction heater |
-
1990
- 1990-05-29 NZ NZ233841A patent/NZ233841A/xx unknown
-
1991
- 1991-05-20 US US07/703,295 patent/US5216215A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-05-23 RO RO92-01459A patent/RO109264B1/ro unknown
- 1991-05-23 DK DK91910309.3T patent/DK0530288T3/da active
- 1991-05-23 CA CA002083370A patent/CA2083370C/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-05-23 AU AU79062/91A patent/AU644883B2/en not_active Ceased
- 1991-05-23 KR KR1019920702849A patent/KR0177829B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1991-05-23 ES ES91910309T patent/ES2074717T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1991-05-23 WO PCT/AU1991/000226 patent/WO1991019138A1/en active IP Right Grant
- 1991-05-23 HU HU9203658A patent/HU214893B/hu not_active IP Right Cessation
- 1991-05-23 JP JP50947591A patent/JP3240384B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1991-05-23 PL PL91296934A patent/PL168284B1/pl not_active IP Right Cessation
- 1991-05-23 BR BR919106482A patent/BR9106482A/pt not_active IP Right Cessation
- 1991-05-23 DE DE69111602T patent/DE69111602T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-05-23 EP EP91910309A patent/EP0530288B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-05-23 AT AT91910309T patent/ATE125617T1/de not_active IP Right Cessation
- 1991-05-27 IN IN403MA1991 patent/IN179036B/en unknown
- 1991-05-28 CN CN91103676.8A patent/CN1026150C/zh not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-10-21 BG BG97004A patent/BG60656B1/bg unknown
- 1992-11-18 NO NO924439A patent/NO180555C/no not_active IP Right Cessation
- 1992-11-27 FI FI925402A patent/FI101574B1/fi not_active IP Right Cessation
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO180555B (no) | Apparat til oppvarming av et fluid | |
| US4855552A (en) | Fluid heating device incorporating transformer secondary winding having a single electrical turn and cooling means optimized for heat transfer | |
| JP3791694B1 (ja) | 誘導加熱式蒸気発生装置 | |
| US1727585A (en) | Fluid heating and vaporizing apparatus | |
| US1999446A (en) | Transformer coupled induction heater | |
| JP2004205146A (ja) | 蒸気発生装置 | |
| KR101787626B1 (ko) | 트랜스포머를 이용한 보일러 시스템 | |
| JP2006064367A (ja) | 誘導加熱式蒸気発生装置 | |
| JPH09289076A (ja) | 液加熱装置 | |
| JP2009041885A (ja) | 流体加熱装置 | |
| JP2006064358A (ja) | 誘導加熱式蒸気発生装置 | |
| US1746522A (en) | Low-tension fluid-heating apparatus | |
| US4521674A (en) | Electric fluid heater employing pressurized helium as a heat transfer medium | |
| RU2400944C1 (ru) | Вихревой индукционный нагреватель и устройство обогрева для помещения | |
| KR101966400B1 (ko) | 자기유도열을 이용한 유체 보일러 | |
| KR101809169B1 (ko) | 유체 가열 장치 | |
| RU2797032C1 (ru) | Индукционный нагреватель текучих сред | |
| NO125516B (no) | ||
| US1750958A (en) | Magnetic liquid heater | |
| KR101664001B1 (ko) | 보일러용 저주파 유도 발열장치 | |
| NZ505425A (en) | The instantaneous production of hot water using an induction heating principal when water flows through the device | |
| JP2006300445A (ja) | 電気瞬間湯沸し器 | |
| RU2120703C1 (ru) | Устройство для индукционного нагрева жидкости в трубопроводе | |
| RU2095945C1 (ru) | Электродный нагреватель жидкости | |
| NZ335691A (en) | Electromagnetic induction water heater, feromagnetic sheets electrically connected to coil wound core |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |