RU2301507C2 - Inductive-conductive liquid heater - Google Patents
Inductive-conductive liquid heater Download PDFInfo
- Publication number
- RU2301507C2 RU2301507C2 RU2005105099/09A RU2005105099A RU2301507C2 RU 2301507 C2 RU2301507 C2 RU 2301507C2 RU 2005105099/09 A RU2005105099/09 A RU 2005105099/09A RU 2005105099 A RU2005105099 A RU 2005105099A RU 2301507 C2 RU2301507 C2 RU 2301507C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heating chamber
- heating
- transformer
- inductive
- rods
- Prior art date
Links
Landscapes
- Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для нагрева технологических жидкостей, а также теплоносителя для электроотопления и питьевой воды.The invention relates to electrical engineering and can be used to heat process fluids, as well as a coolant for electric heating and drinking water.
Индукционные нагреватели жидкости известны давно, например "сосуд, который использует для индуктивно-кондуктивного нагрева жидкости железный сердечник трансформатора" (патент Германии №329131 с приоритетом от 22 января 1918 г.), не получивший практического применения из-за большой удельной материалоемкости и низких коэффициента преобразования электроэнергии в тепловую (КПД) и коэффициента мощности (cosφ).Induction fluid heaters have been known for a long time, for example, “a vessel that uses the iron core of a transformer for inductive conductive heating of a liquid” (German patent No. 329131 with priority dated January 22, 1918), which has not received practical application due to the large specific material consumption and low coefficient conversion of electricity into heat (efficiency) and power factor (cosφ).
Однако неоспоримые преимущества низкочастотных (50, 60 Гц) индукционных нагревателей жидкости применительно к современным требованиям электробезопасности и пожаробезопасности в сравнении с резистивными нагревателями (ТЭНовыми) и электродными (для воды) обусловили повышенный интерес к новым конструкциям индукционных нагревателей. К ним относится, например, индуктивно-кондуктивный электронагреватель жидкости (по заявке Франции №2565059, МКИ Н05В 6/10), позволяющий использовать конструктивное исполнение и технологию изготовления традиционных трехфазных трансформаторов, содержащий шихтованный сердечник с первичной обмоткой, подключаемой к сети, и вторичную обмотку, выполненную в виде короткозамкнутого змеевика из электропроводящих трубок, в которых находится жидкость, нагреваемая за счет греющих потерь от токов короткого замыкания вторичной обмотки.However, the indisputable advantages of low-frequency (50, 60 Hz) induction fluid heaters in relation to modern requirements of electrical safety and fire safety in comparison with resistive heaters (heating elements) and electrode (for water) have led to increased interest in new designs of induction heaters. These include, for example, an inductive-conductive electric fluid heater (according to the application of France No. 2565059, MKI Н05В 6/10), which makes it possible to use the design and manufacturing technology of traditional three-phase transformers containing a lined core with a primary winding connected to the network and a secondary winding made in the form of a short-circuited coil of electrically conductive tubes in which there is a liquid heated due to heating losses from short-circuit currents of the secondary winding.
К недостаткам этого электронагревателя относятся ограниченный коэффициент мощности ввиду повышенного магнитного потока рассеяния, связанного с многовитковой вторичной обмоткой; неравномерный нагрев электропроводящих трубок по сечению, приводящее к локальному перегреву и устойчивого парообразования, вызывающего интенсивное отложение солей, уменьшение сечение трубопровода; повышенное гидродинамическое сопротивление греющих трубок змеевика и повышенные потери мощности на циркуляцию жидкости.The disadvantages of this electric heater include a limited power factor due to the increased magnetic flux scattering associated with a multi-turn secondary winding; uneven heating of the electrically conductive tubes over the cross section, leading to local overheating and steady vaporization, causing intense salt deposition, and a decrease in the cross section of the pipeline; increased hydrodynamic resistance of the heating tubes of the coil and increased power losses on the fluid circulation.
Известен индуктивно-кондуктивный нагреватель жидкости с улучшенным коэффициентом мощности (патент США №4602140, МКИ Н05В 6/10, НКИ 219-10.51), содержащий трансформатор с многостержневым ферромагнитным сердечником, на стержнях которого намотана первичная обмотка, подключаемая к сети переменного тока. Вторичная обмотка, индукционно связанная с первичной обмоткой через сердечник, представляет собой одновитковую систему прямых трубок из электропроводящего материала, проходящих вне стержней сердечника перпендикулярно к ним и параллельно виткам первичной обмотки, и электрически замкнутых на концах электропроводными немагнитными пластинами. Эта система трубок, нагреваемых индукционными токами, представляет собой теплообменник (камеру нагрева), в котором нагревается теплоноситель.Known inductive conductive fluid heater with an improved power factor (US patent No. 4602140, MKI N05B 6/10, NKI 219-10.51), containing a transformer with a multi-rod ferromagnetic core, the rods of which are wound primary winding connected to an alternating current network. The secondary winding, inductively connected to the primary winding through the core, is a single-turn system of straight tubes of electrically conductive material extending outside the core rods perpendicular to them and parallel to the turns of the primary winding, and electrically conductive non-magnetic plates electrically closed at the ends. This system of tubes heated by induction currents is a heat exchanger (heating chamber) in which the coolant is heated.
К недостаткам этого нагревателя относятся малая поверхность теплоотдачи, что вызывает повышенные удельные поверхностные тепловые нагрузки, вызывающие накипеобразование в трубках, и повышенные потери энергии на циркуляцию теплоносителя.The disadvantages of this heater include a small heat transfer surface, which causes increased specific surface heat loads, causing scale formation in the tubes, and increased energy loss on the coolant circulation.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является принятый за прототип индуктивно-кондуктивный нагреватель жидкости (свидетельство на полезную модель RU №21709 U1, 7 Н05В 6/10), содержащий трансформатор с ферромагнитным сердечником с расположенными на стержнях первичной обмоткой и вторичной обмоткой, являющейся камерой нагрева. Камера нагрева выполнена пустотелой с входным и выходными патрубками для прохождения нагреваемой жидкости, в которой имеются сквозные каналы с электропроводящими стенками, в каждом из которых с зазором установлен стержень трансформатора. Камера нагрева снабжена перемычками, образующими замкнутые электропроводящие контуры.The closest in technical essence to the proposed one is the inductive-conductive fluid heater adopted as a prototype (certificate for utility model RU No. 21709 U1, 7 Н05В 6/10), containing a transformer with a ferromagnetic core with a primary winding and a secondary winding located on the rods, which is a chamber heating up. The heating chamber is made hollow with inlet and outlet nozzles for passing a heated fluid, in which there are through channels with electrically conductive walls, each of which has a transformer rod with a gap. The heating chamber is equipped with jumpers forming closed electrically conductive circuits.
К недостаткам прототипа относятся:The disadvantages of the prototype include:
повышенная материалоемкость в связи с большой поверхностью оболочки камеры нагрева, выполненной из электропроводящего материала и охватывающей все стержни трансформатора;increased material consumption due to the large surface of the shell of the heating chamber, made of electrically conductive material and covering all the rods of the transformer;
неравномерное тепловыделение в стенках камеры нагрева ввиду различной плотности тока в стенках камеры, приводящее к снижению теплопроизводительности устройства;uneven heat release in the walls of the heating chamber due to the different current density in the walls of the chamber, leading to a decrease in the heat output of the device;
неравномерная электрическая нагрузка фаз устройства из-за электрической несимметрии камеры нагрева, вызывающая снижение энергетических показателей (КПД и cos φ) всего нагревателя;uneven electrical load of the phases of the device due to electrical asymmetry of the heating chamber, causing a decrease in energy indicators (efficiency and cos φ) of the entire heater;
неравномерное движение потока жидкости, способствующее перегреву периферийных зон камеры нагрева и усилению отложений солей на стенках камеры, т.е. снижению срока службы;non-uniform movement of the fluid flow, which contributes to overheating of the peripheral zones of the heating chamber and enhancing salt deposits on the walls of the chamber, i.e. decrease in service life;
ограниченные функциональные возможности, т.к. исключен одновременный нагрев двух и более жидкостей.limited functionality, as simultaneous heating of two or more liquids is excluded.
Задачей изобретения является создание индуктивно-кондуктивного нагревателя жидкости с пониженной материалоемкостью, увеличенной теплопроизводительностью, повышенными энергетическими показателями (КПД и cos φ), повышенным сроком службы, расширенными функциональными возможностями.The objective of the invention is the creation of an inductive conductive fluid heater with reduced material consumption, increased heat output, increased energy performance (efficiency and cos φ), increased service life, extended functionality.
Поставленная задача достигается тем, что в индуктивно-кондуктивном нагревателе, который содержит трансформатор с ферромагнитным сердечником и расположенными на стержнях первичной обмоткой и вторичной обмоткой, являющейся камерой нагрева, выполненной пустотелой с входным и выходным патрубками для нагреваемой жидкости, в которой имеются сквозные каналы с электропроводящими стенками, в каждом из которых установлен стержень трансформатора, камера нагрева разделена на идентичные части по числу стержней трансформатора, причем указанные входной и выходной патрубки и сквозной канал с установленным в нем стержнем трансформатора расположены в каждой из частей камеры нагрева.This object is achieved in that in an inductive-conductive heater, which contains a transformer with a ferromagnetic core and primary winding and secondary winding located on the rods, which is a heating chamber, made hollow with inlet and outlet nozzles for the heated fluid, in which there are through channels with electrically conductive the walls, in each of which a transformer rod is installed, the heating chamber is divided into identical parts according to the number of transformer rods, and these the inlet and outlet pipes and the through channel with the transformer rod installed in it are located in each part of the heating chamber.
Также каждая часть камеры нагрева может быть снабжена электропроводящими замкнутыми контурами, установленными внутри нее.Also, each part of the heating chamber can be equipped with electrically conductive closed circuits installed inside it.
На чертеже представлен предлагаемый индуктивно-кондуктивный нагреватель жидкости на примере использования трехфазного трансформатора, который содержит шихтованный ферромагнитный сердечник 1 с расположенной на стержнях сердечника первичной обмоткой 1, подключаемой к сети.The drawing shows the proposed inductive-conductive fluid heater using an example of a three-phase transformer, which contains a lined ferromagnetic core 1 with primary winding 1 located on the core rods connected to the network.
Вторичная обмотка трансформатора является камерой нагрева, которая выполнена в виде трех (по количеству стержней сердечника) цилиндрических пустотелых частей 3 с входным 4 и выходным 5 патрубками для прохождения нагреваемой жидкости, каждая часть имеет сквозной вертикальный канал 6 с электропроводящими стенками 7, в котором с зазором установлен стержень сердечника 1. Между поверхностями стенок 7 и первичной обмоткой 2 имеются воздушные промежутки.The secondary winding of the transformer is a heating chamber, which is made in the form of three (according to the number of core rods) cylindrical hollow parts 3 with input 4 and output 5 pipes for the passage of the heated fluid, each part has a through vertical channel 6 with electrically conductive walls 7, in which with a gap core rod 1 is installed. Between the surfaces of the walls 7 and the primary winding 2 there are air gaps.
Каждая часть 3 выполнена из листового материала, при этом цилиндрические электропроводящие стенки 7 сквозных каналов 6, нижнее 8 и верхнее 9 торцевые основания, образующие цельность и непроницаемость для нагреваемой жидкости объема части 3 камеры (например, с помощью сварки), могут выполняться разной толщины и из разных материалов.Each part 3 is made of sheet material, while the cylindrical electrically conductive walls 7 of the through channels 6, the lower 8 and upper 9 end bases, forming integrity and impermeability to the heated fluid of the volume of the chamber part 3 (for example, by welding), can be made of different thicknesses and from different materials.
Каждая часть 3 камеры нагрева может быть снабжена замкнутыми электропроводящими контурами различных размеров и формы, например в виде цилиндра 10, установленных внутри каждой части 3.Each part 3 of the heating chamber can be provided with closed conductive circuits of various sizes and shapes, for example in the form of a cylinder 10 installed inside each part 3.
Индуктивно-кондуктивный нагреватель жидкости функционирует следующим образом. После заполнения частей 3 камеры нагреваемой жидкостью первичная обмотка 2 подключается к сети переменного тока и в стержнях сердечника 1 трансформатора создаются магнитные потоки. Под воздействием этих потоков (переменных во времени) в стенках 7 каналов 6, а также контурах, образованных цилиндрами 10, индуцируются токи, вызывающие нагрев частей 3 камеры. В нижнем 8 и верхнем 9 основаниях частей 3 камеры индуцируется система вторичных токов, вызывающая дополнительное тепловыделение и соответствующий подогрев (снизу и сверху) жидкости в частях 3 камеры.Inductive conductive fluid heater operates as follows. After filling the parts 3 of the chamber with a heated fluid, the primary winding 2 is connected to an AC network and magnetic fluxes are created in the rods of the core 1 of the transformer. Under the influence of these flows (time-varying) in the walls 7 of the channels 6, as well as the circuits formed by the cylinders 10, currents are induced, causing heating of the parts 3 of the chamber. In the lower 8 and upper 9 bases of parts 3 of the chamber, a system of secondary currents is induced, which causes additional heat generation and corresponding heating (bottom and top) of the liquid in parts 3 of the chamber.
Технический эффект предлагаемого индуктивно-кондуктивного электронагревателя жидкости по сравнению с прототипом состоит в следующем:The technical effect of the proposed inductive-conductive electric fluid heater in comparison with the prototype is as follows:
снижается материалоемкость индуктивно-кондуктивного нагревателя в связи с уменьшением внешней поверхности камеры нагрева;the material consumption of the inductive-conductive heater is reduced due to a decrease in the outer surface of the heating chamber;
обеспечивается равномерное тепловыделение в стенках камеры нагрева в связи с обеспечением равной плотности тока в стенках камеры благодаря цилиндрическому исполнению каждой части камеры нагрева, приводящее к повышению теплопроизводительности устройства;uniform heat dissipation is provided in the walls of the heating chamber in connection with ensuring equal current density in the walls of the chamber due to the cylindrical design of each part of the heating chamber, leading to an increase in the heat output of the device;
обеспечивается равномерная электрическая нагрузка фаз устройства ввиду электрической симметрии каждой из частей камеры нагрева относительно фаз питающего напряжения, что повышает энергетические показатели (КПД и cos φ) всего нагревателя в целом;a uniform electrical load of the phases of the device is ensured due to the electrical symmetry of each part of the heating chamber relative to the phases of the supply voltage, which increases the energy performance (efficiency and cos φ) of the entire heater as a whole;
обеспечивается равномерное движение потока жидкости в каждой из частей камеры нагрева в связи с обеспечением одинакового гидродинамического сопротивления в различных сечениях потока жидкости, приводящего к постоянной скорости движения потока жидкости, что снижает отложения солей на стенках камеры и повышает срок службы;uniform movement of the fluid flow in each part of the heating chamber is ensured in connection with the provision of the same hydrodynamic resistance in different sections of the fluid flow, leading to a constant velocity of the fluid flow, which reduces salt deposits on the walls of the chamber and increases the service life;
расширяются функциональные возможности нагревателя за счет одновременного нагрева двух и более жидкостей.expand the functionality of the heater due to the simultaneous heating of two or more liquids.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005105099/09A RU2301507C2 (en) | 2005-02-24 | 2005-02-24 | Inductive-conductive liquid heater |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005105099/09A RU2301507C2 (en) | 2005-02-24 | 2005-02-24 | Inductive-conductive liquid heater |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2301507C2 true RU2301507C2 (en) | 2007-06-20 |
Family
ID=38314468
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005105099/09A RU2301507C2 (en) | 2005-02-24 | 2005-02-24 | Inductive-conductive liquid heater |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2301507C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2667515C1 (en) * | 2017-12-06 | 2018-09-21 | Олег Анатольевич Растащенов | Induction fluid heater |
RU2770911C1 (en) * | 2021-07-23 | 2022-04-25 | Владислав Александрович Бардокин | Induction fluid heater |
RU2782956C1 (en) * | 2022-03-09 | 2022-11-07 | Владислав Александрович Бардокин | Fluid induction heater |
-
2005
- 2005-02-24 RU RU2005105099/09A patent/RU2301507C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2667515C1 (en) * | 2017-12-06 | 2018-09-21 | Олег Анатольевич Растащенов | Induction fluid heater |
RU2770911C1 (en) * | 2021-07-23 | 2022-04-25 | Владислав Александрович Бардокин | Induction fluid heater |
RU2782956C1 (en) * | 2022-03-09 | 2022-11-07 | Владислав Александрович Бардокин | Fluid induction 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 | |
KR101787626B1 (en) | Boiler system using transformer | |
RU2301507C2 (en) | Inductive-conductive liquid heater | |
RU2371889C1 (en) | Fluid medium induction heater | |
RU2263418C2 (en) | Inductive heater for fluid substances | |
CN205351730U (en) | Closed magnetic circuit induction heater | |
RU2138137C1 (en) | Induction heater of fluid media | |
RU93507U1 (en) | INDUCTION LIQUID HEATER | |
RU138284U1 (en) | INDUCTION LIQUID HEATER | |
RU2074529C1 (en) | Induction electric heater for liquid | |
RU139556U1 (en) | INDUCTIVE LIQUID HEATER | |
RU203050U1 (en) | Single-capacity induction heater for liquids | |
RU2782956C1 (en) | Fluid induction heater | |
RU66875U1 (en) | TRANSFORMER TYPE ELECTRIC WATER HEATER | |
RU223969U1 (en) | INDUCTION FLUID HEATER | |
RU21709U1 (en) | INDUCTION LIQUID HEATER | |
RU2667515C1 (en) | Induction fluid heater | |
RU77528U1 (en) | ELECTRIC TRANSFORMER TYPE LIQUID HEATER | |
RU221970U1 (en) | ELECTROMAGNETIC WATER HEATER | |
RU2797032C1 (en) | Fluid induction heater | |
CN200980177Y (en) | A heating device by main-frequency induction metal short circuit liquid magnetism | |
RU203471U1 (en) | Saturated steam induction steam generator | |
RU2218675C2 (en) | Transformer-type electric water heater | |
RU80085U1 (en) | FLUID INDUCTION HEATER |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150225 |