RU177512U1

RU177512U1 - SEPARATED INDIVIDUAL HEATER

Info

Publication number: RU177512U1
Application number: RU2016120383U
Authority: RU
Inventors: Александр Сергеевич Соловьев; Петр Леонидович Лекомцев; Андрей Семенович Корепанов
Priority date: 2016-05-25
Filing date: 2016-05-25
Publication date: 2018-02-28

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для косвенного электрического нагрева жидких сред при помощи индукционных токов и может быть использована в процессах электротермии, в системах отопления и горячего водоснабжения, а также в сельскохозяйственном производстве для нагрева жидкостей в технологических процессах и т.д.Индукционный нагреватель состоит из металлических трубок, расположенных соосно, совмещающие в себе сердечник и короткозамкнутую вторичную обмотку, индуктора, состоящий из двух обмоток медного проводника. Между индуктором и трубками установлен теплоизоляционный диэлектрический материал. Обмотки индуктора параллельно подключаются к источнику электрического питания.Конструкция индукционного нагревателя позволяет повысить интенсивность теплообмена, снизить металлоемкость и себестоимость устройства.The utility model relates to devices for indirect electric heating of liquid media using induction currents and can be used in electrothermal processes, in heating and hot water supply systems, as well as in agricultural production for heating liquids in technological processes, etc. An induction heater consists of metal tubes arranged coaxially, combining a core and a short-circuited secondary winding, an inductor consisting of two windings of a copper conductor. A heat-insulating dielectric material is installed between the inductor and the tubes. The inductor windings are connected in parallel to the electric power source. The design of the induction heater allows to increase the heat transfer intensity, reduce the metal consumption and the cost of the device.

Description

Полезная модель относится к устройствам и технологиям нагрева жидких сред и может быть использована для технологического нагрева, отопления жилых, производственных и других помещений с принудительной циркуляцией теплоносителя и горячего водоснабжения, а также может устанавливаться в действующие системы отопления параллельно с источниками теплоснабжения, работающими на других видах топлива.The utility model relates to devices and technologies for heating liquid media and can be used for technological heating, heating of residential, industrial and other premises with forced circulation of a heat carrier and hot water supply, and can also be installed in existing heating systems in parallel with heat sources operating on other types fuel.

В основу многих проточных индукционных нагревателей жидких сред положена конструкция трансформатора, главными элементами которого являются электромагнитный сердечник, первичная обмотка, выполненная в форме катушки, а также вторичная обмотка. В рабочем состоянии на первичную обмотку подается напряжение, которое индуцирует напряжение во вторичной обмотке и вызывает протекание по ней индукционного тока. В индукционных нагревателях вторичная обмотка может быть выполнена различным образом, например, в форме трубчатого элемента из электропроводящего материала, через полость которого пропускается нагреваемая текучая среда, которая получает тепло от стенок трубки, нагреваемых индукционным током.The basis of many flow-through induction heaters of liquid media is the design of the transformer, the main elements of which are the electromagnetic core, the primary winding, made in the form of a coil, and also the secondary winding. In working condition, a voltage is applied to the primary winding, which induces a voltage in the secondary winding and causes an induction current to flow through it. In induction heaters, the secondary winding can be made in various ways, for example, in the form of a tubular element of electrically conductive material, through which a heated fluid passes through the cavity, which receives heat from the walls of the tube heated by the induction current.

Известно устройство индукционного нагрева воды, содержащее трубу, размещенную внутри индуктора и установленный внутри трубы с кольцевым зазором сердечник со сквозными осевыми каналами, сообщенными с одного конца с кольцевым зазором, а с другого конца соединенными с подающим трубопроводом, при этом место сообщения размещено в кожухе, а кольцевой зазор сообщен с подающим трубопроводом (авторское свидетельство СССР №1019676, от 23.05.1983 г).A device for induction heating of water, comprising a pipe placed inside the inductor and installed inside the pipe with an annular gap, a core with through axial channels communicated at one end with an annular gap, and connected at the other end to the supply pipe, the communication place is located in the casing, and the annular gap is communicated with the supply pipe (USSR copyright certificate No. 1019676, dated 05.23.1983).

В указанном устройстве вода из кожуха поступает в сквозные осевые каналы, при этом в начале движения по указанным каналам потоки воды находятся в турбулентном режиме, затем интенсивность завихрений потоков воды постепенно снижается и потоки переходят в ламинарный режим. При этом основной нагрев воды будет происходить за счет теплообмена с сердечником, что приводит к тепловым потерям за счет того, что центральные части потоков будут плохо нагреваться при нагретом сердечнике.In the specified device, water from the casing enters through axial channels, while at the beginning of movement along these channels the water flows are in a turbulent mode, then the intensity of the turbulence of the water flows gradually decreases and the flows go into the laminar mode. In this case, the main heating of water will occur due to heat exchange with the core, which leads to heat loss due to the fact that the central parts of the flows will not heat up well when the core is heated.

Недостатком данного устройства является то, что в нем происходят существенные тепловые потери во время работы, также устройство обладает высокой металлоемкостью.The disadvantage of this device is that there are significant heat losses during operation, and the device also has a high metal consumption.

Известен выбранный в качестве ближайшего аналога нагреватель жидкой среды, содержащий цилиндрический корпус с дном и входным патрубком, закрывающую открытый торец цилиндрического корпуса крышку с выходным патрубком, индукционную катушку (индуктор), установленную в цилиндрическом защитном кожухе, который размещен внутри цилиндрического корпуса, с образованием между внутренней цилиндрической поверхностью корпуса и внешней цилиндрической поверхностью защитного кожуха кольцевого зазора и с образованием между внутренней поверхностью дна корпуса и внешней кольцевой поверхностью защитного кожуха щелевого зазора, а центральная часть защитного кожуха является цилиндрическим сердечником с цилиндрическим каналом, который одним своим концом соединен с выходным патрубком, а вторым своим концом, который является входом в цилиндрический канал, сообщен со щелевым зазором, при этом указанные корпус, защитный кожух, цилиндрический канал и выходной патрубок соосны, а защитный кожух закрыт защитной крышкой, через которую проходит выходной патрубок, (патент РФ 2012104201/06, от 07.02.2012).Known as the closest analogue is a liquid medium heater comprising a cylindrical body with a bottom and an inlet pipe, a cover with an outlet pipe covering the open end of the cylindrical body, an induction coil (inductor) installed in a cylindrical protective casing that is placed inside the cylindrical body, with the formation between the inner cylindrical surface of the housing and the outer cylindrical surface of the protective casing of the annular gap and with the formation between the inner surface the bottom of the casing and the outer annular surface of the protective casing of the gap gap, and the central part of the protective casing is a cylindrical core with a cylindrical channel, which is connected at one end to the outlet pipe, and its second end, which is the entrance to the cylindrical channel, communicates with the gap gap when this specified housing, a protective casing, a cylindrical channel and the outlet pipe are aligned, and the protective casing is closed by a protective cover through which the outlet pipe passes (RF patent 2012104201/06, dated 07.02.2012).

Таким образом, недостатком известного индукционного нагревателя является то, что в нем для достижения необходимой мощности используется относительно большое количество металла.Thus, a disadvantage of the known induction heater is that it uses a relatively large amount of metal to achieve the required power.

Техническим результатом предлагаемого решения является повышение интенсивности теплообмена и увеличение удельной мощности индукционного водонагревателя, и, как следствие, понижение его металлоемкости и себестоимости.The technical result of the proposed solution is to increase the heat transfer intensity and increase the specific power of the induction water heater, and, as a result, lower its metal consumption and cost.

Такой технический результат достигается тем, что между металлическими трубками, расположенными соосно, совмещающими в себе сердечник и короткозамкнутую вторичную обмотку, установлен индуктор, состоящий из двух обмоток медного проводника. Между индуктором и трубками установлен теплоизоляционный диэлектрический материал, по трубкам пропускается жидкость, например вода. Обмотки индуктора параллельно подключаются к источнику электрического питания.This technical result is achieved in that between the metal tubes arranged coaxially, combining the core and the short-circuited secondary winding, an inductor is installed, consisting of two windings of a copper conductor. A heat-insulating dielectric material is installed between the inductor and the tubes, and liquid, such as water, is passed through the tubes. Inductor windings are connected in parallel to an electric power source.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемой полезной модели в разрезе.In FIG. 1 shows a diagram of a proposed utility model in section.

Индукционный нагреватель представляет собой индуктор, состоящий из двух обмоток медного проводника 1 и 2, помещенных соосно между двумя металлическими трубками 3, по поверхностям которых протекает жидкость 4. Между обмотками 1, 2 и трубками 3 расположен теплоизоляционный диэлектрический материал 5.An induction heater is an inductor consisting of two windings of a copper conductor 1 and 2, placed coaxially between two metal tubes 3, the surfaces of which are flowing liquid 4. Between the windings 1, 2 and tubes 3 is a heat-insulating dielectric material 5.

На фиг. 2 изображена схема подключения к электрической сети. Каждая из обмоток параллельно подключена к источнику питания 8 через проводники 9.In FIG. 2 shows a diagram of a connection to an electrical network. Each of the windings is connected in parallel to the power source 8 through the conductors 9.

Полезная модель работает следующим образом.The utility model works as follows.

Нагреваемая жидкость 4 подается через входной патрубок 6 в межтрубочное пространство. На подключенные параллельно к источнику питания 8 обмотки 1 и 2 подается напряжение промышленной частоты. Электрический ток, протекая по обмоткам, создает переменные магнитные поля, которые проникают в слои металла трубок 3, тем самым в них возбуждается электрическое поле и наводится ЭДС, под действием которой возникают индукционные токи, нагревающие металл. В свою очередь нагретые трубки 3 участвуют в процессе теплообмена с протекающей по ним жидкостью. Для выхода нагреваемой среды предусмотрен выходной патрубок 7. Для устранения влияния высоких температур на обмотки 1 и 2 предусмотрен слой теплоизоляционного диэлектрического материала 5.The heated fluid 4 is supplied through the inlet pipe 6 into the annular space. A voltage of industrial frequency is applied to windings 1 and 2 connected in parallel to the power supply 8. An electric current flowing through the windings creates alternating magnetic fields that penetrate the layers of metal of the tubes 3, thereby generating an electric field and inducing an EMF, which induces induction currents that heat the metal. In turn, the heated tubes 3 participate in the process of heat exchange with the fluid flowing through them. An outlet pipe 7 is provided for the outlet of the heated medium. To eliminate the influence of high temperatures on the windings 1 and 2, a layer of heat-insulating dielectric material 5 is provided.

На фиг. 3 изображено распределение линий магнитного поля. Наибольшая концентрация силовых линий магнитного поля достигается в слое металла, соответствующего средней части обмоток 1 и 2 индуктора, где температура по длине металлической трубки 3 в процессе нагрева наибольшая.In FIG. 3 shows the distribution of magnetic field lines. The highest concentration of magnetic field lines is achieved in the metal layer corresponding to the middle part of the windings 1 and 2 of the inductor, where the temperature along the length of the metal tube 3 during heating is the highest.

Предлагаемое устройство позволяет повысить интенсивность теплообмена между металлом и жидкостью и удельную мощность водонагревателя при тех же габаритных размерах, так как с двумя обмотками тепловыделение наиболее интенсивное и достигает пикового значения в двух точках. Следовательно, снижается металлоемкость и себестоимость.The proposed device allows to increase the intensity of heat transfer between metal and liquid and the specific power of the water heater at the same overall dimensions, since with two windings the heat dissipation is most intense and reaches a peak value at two points. Consequently, metal consumption and cost are reduced.

Claims

1. An induction heater, consisting of metal tubes arranged coaxially, combining a core and a short-circuited secondary winding, an inductor comprising two windings of copper conductor, characterized in that a heat-insulating dielectric material is located between the windings and the tubes.

2. The induction heater according to claim 1, characterized in that the inductor is made in the form of two windings connected in parallel.