RU2342331C2

RU2342331C2 - Method for processing of fluid mediums and induction heater for its realisation

Info

Publication number: RU2342331C2
Application number: RU2006133251/15A
Authority: RU
Inventors: Александр Дмитриевич ПОДОЛЬЦЕВ (UA); Александр Дмитриевич Подольцев; Максим Викторович ГАЧЕНКО (UA); Максим Викторович Гаченко
Original assignee: Фос Интернешнл С.А.
Priority date: 2004-07-09
Filing date: 2004-09-27
Publication date: 2008-12-27
Also published as: UA75778C2; WO2006006946A1; RU2006133251A

Abstract

FIELD: technological processes; water treatment.

SUBSTANCE: invention may be used for thermal sterilisation of fluid mediums, and also for heating of return or fresh water in systems of water heating or hot water supply, for drying or thermal treatment of loose materials. Method for treatment of fluid mediums consists in supply of portion or flow of fluid medium into induction heater, and heating of this medium at the background of action of alternating-sign electromagnet field of induction winding of mentioned heater with simultaneous superposition of mechanical vibrations of heating element, at that frequency of mechanical vibrations of heating element corresponds to the frequency of induction winding electromagnet field vibrations. Induction heater is also suggested for treatment of fluid mediums that contains closed magnetic conductor, induction winding, which embraces selected rod of magnetic conductor and is equipped with facility for connection to the source of alternating current, and also tank, in the cavity of which short-circuited electroconductive heating element is installed with the possibility of mechanical vibration under action of alternating-sign electromagnet field of induction winding.

EFFECT: prevention of accumulation of deposits on heat transfer surfaces and provision of efficient sterilisation of water with preservation of high efficiency and low working temperatures.

22 cl, 16 dwg, 2 tbl, 2 ex

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к процессам обработки текучих сред и к конструкции индукционных нагревателей для их осуществления.The invention relates to processes for processing fluids and to the design of induction heaters for their implementation.

Здесь и далее, применительно к изобретению, обозначены:Hereinafter, with reference to the invention, are indicated:

термином «текучая среда»:the term "fluid":

во-первых, вода из произвольных природных источников, особенно жесткая и/или загрязненная патогенной микрофлорой,firstly, water from arbitrary natural sources, especially hard and / or contaminated with pathogenic microflora,

во-вторых, произвольные жидкости и газы с естественными и/или искусственными дисперсными (в том числе, механическими) примесями, то есть истинные растворы и/или суспензии и/или эмульсии и,secondly, arbitrary liquids and gases with natural and / or artificial dispersed (including mechanical) impurities, that is, true solutions and / or suspensions and / or emulsions and,

в-третьих, сыпучие материалы типа зерна, древесных опилок или иных дисперсных материалов растительного происхождения, песка или иных предварительно диспергированных полезных ископаемых;thirdly, bulk materials such as grain, sawdust or other dispersed materials of plant origin, sand or other previously dispersed minerals;

термином «обработка» - нагрев текучей среды, которая находится в замкнутом объеме или протекает (пересыпается) через замкнутый объем бака индукционного нагревателя, на фоне воздействия знакопеременного электромагнитного поля индукционной обмотки и механических вибраций с частотой, которая соответствует (в частности, кратна) частоте колебаний указанного электромагнитного поля;the term "processing" - heating a fluid that is in a closed volume or flows (poured) through the closed volume of the induction heater tank, against the background of the alternating electromagnetic field of the induction winding and mechanical vibrations with a frequency that corresponds (in particular, is a multiple of) the oscillation frequency the specified electromagnetic field;

термином «индукционный нагреватель» - аппарат периодического или предпочтительно непрерывного действия, оснащенный магнитопроводом, по меньшей мере одной индукционной обмоткой, баком для размещения или протекания обрабатываемой текучей среды и по меньшей мере одним короткозамкнутым электропроводным нагревательным элементом;the term "induction heater" - an apparatus of periodic or preferably continuous operation, equipped with a magnetic circuit, at least one induction winding, a tank for accommodating or flowing the processed fluid and at least one short-circuited electrically conductive heating element;

термином «короткозамкнутый электропроводный нагревательный элемент» - резистивный нагревательный элемент, который установлен в баке индукционного нагревателя в зоне действия знакопеременного электромагнитного поля индукционной обмотки, служит проводником для индуцированных вихревых токов и, во время работы, под действием указанного поля одновременно генерирует тепло и механически вибрирует.the term "short-circuited electrically conductive heating element" is a resistive heating element, which is installed in the tank of the induction heater in the area of the alternating electromagnetic field of the induction winding, serves as a conductor for the induced eddy currents and, during operation, simultaneously generates heat and mechanically vibrates under the influence of this field.

Уровень техникиState of the art

Общеизвестно, что нагрев многих текучих сред служит необходимой предпосылкой их дальнейшего практического использования. Простейшие примеры - испарение воды в произвольных паровых котлах и нагрев оборотной или свежей воды соответственно в замкнутых системах водяного отопления или в разомкнутых системах горячего водоснабжения. Общеизвестна и потребность в термическом подавлении патогенной микрофлоры в разнообразных текучих средах, в частности в стерилизации:It is well known that the heating of many fluids is a necessary prerequisite for their further practical use. The simplest examples are the evaporation of water in arbitrary steam boilers and the heating of circulating or fresh water, respectively, in closed water heating systems or in open hot water systems. It is well known and the need for thermal suppression of pathogenic microflora in a variety of fluids, in particular in sterilization:

воды для питья и, особенно, для медицинских нужд,water for drinking and, especially, for medical needs,

молока животных (обычно коровьего, реже козьего и т.д.) и молочных продуктов на основе растительного сырья типа сои, орехов и т.д.animal milk (usually cow, less often goat milk, etc.) and dairy products based on plant materials such as soy, nuts, etc.

Не менее важен нагрев при подготовке обводненной нефти и гидратированного природного газа перед их подачей в магистральные трубопроводы и при сушке или иной термообработке сыпучих материалов.No less important is the heating during the preparation of flooded oil and hydrated natural gas before their supply to the main pipelines and during drying or other heat treatment of bulk materials.

Для всех перечисленных текучих сред характерны примеси, которые могут осаждаться на теплопередающих поверхностях.All of these fluids are characterized by impurities that can be deposited on heat transfer surfaces.

Иногда выпадение осадков снижает лишь эффективность нагревателей, но не ухудшает (а нередко даже улучшает) качество нагретого продукта, как это происходит с водой после оседания накипи.Sometimes precipitation reduces only the efficiency of the heaters, but does not worsen (and often even improves) the quality of the heated product, as it happens with water after settling scale.

Гораздо чаще эффективность нагревателей и качество нагретых продуктов снижаются одновременно. Примерами могут служить стерилизация или сгущение молока в обычных стерилизаторах или выпарных аппаратах. В этих процессах часть белков коагулирует и оседает на теплопередающих поверхностях и в трубопроводах, а питательная ценность белка, который остается в стерилизованном молоке, из-за термической денатурации снижается тем заметнее, чем выше рабочая температура.More often, the efficiency of the heaters and the quality of the heated products are reduced simultaneously. Examples are sterilization or condensation of milk in conventional sterilizers or evaporators. In these processes, part of the protein coagulates and settles on heat-transferring surfaces and in pipelines, and the nutritional value of the protein that remains in sterilized milk, due to thermal denaturation, decreases the more noticeable, the higher the working temperature.

Еще сложнее стерилизовать воду, содержащую стойкую к нагреву микрофлору, например споры сибиреязвенных бацилл. В этих случаях зарастание теплопередающих поверхностей осадком происходит медленно, но на первый план выходит проблема надежности и скорости стерилизации при как можно меньшем удельном расходе энергии.It is even more difficult to sterilize water containing heat-resistant microflora, such as spores of anthrax bacilli. In these cases, heat transfer surfaces are overgrown with sediment slowly, but the problem of reliability and sterilization rate comes to the fore at the lowest possible specific energy consumption.

К сожалению, инженеры слишком долго боролись либо только с предпосылками, либо только с последствиями упомянутых нежелательных явлений, не вмешиваясь в процесс нагрева как таковой. Одни лишь списки (не рефераты!) публикаций, посвященных обессоливанию воды перед кипячением или удалению накипи, термической стерилизации воды и текучих пищевых продуктов могут занять сотни страниц.Unfortunately, the engineers struggled for too long either only with the prerequisites, or only with the consequences of the mentioned undesirable phenomena, without interfering in the heating process as such. Only lists (not abstracts!) Of publications devoted to desalination of water before boiling or descaling, thermal sterilization of water and flowing food products can take hundreds of pages.

Поэтому даже мысль о возможности термообработки химически неоднородных текучих сред без заметного блокирования теплопередающих поверхностей осадками и ухудшения качества термообработанных текучих сред до недавних пор была крамольной.Therefore, even the idea of the possibility of heat treatment of chemically inhomogeneous fluids without noticeable blocking of heat transfer surfaces by precipitation and deterioration of the quality of heat-treated fluids has until recently been seditious.

«Свет в конце туннеля» появился с выходом на рынок технологии регулируемой гидродинамической кавитации в текучих средах. Эта технология основана на прокачке потока текучей среды через трубопровод, по меньшей мере один участок которого оснащен подходящим турбулизатором как средством возбуждения кавитации.“Light at the End of the Tunnel” appeared with the introduction of controlled hydrodynamic cavitation technology in fluids onto the market. This technology is based on pumping a fluid stream through a pipeline, at least one section of which is equipped with a suitable turbulator as a means of exciting cavitation.

Схлопывание кавитационных пузырьков сопровождается нагревом текучей среды и возбуждением в ней механических колебаний преимущественно в полосе звуковых частот. Интенсивность этих колебаний достаточна для тонкого диспергирования твердых или жидких примесей к жидкой основе текучих сред и заметного уменьшения зарастания стенок кавитационных аппаратов и трубопроводов осадками.The collapse of cavitation bubbles is accompanied by heating of the fluid and the excitation of mechanical vibrations in it mainly in the band of sound frequencies. The intensity of these oscillations is sufficient for fine dispersion of solid or liquid impurities to a liquid-based fluid and a noticeable decrease in the overgrowth of the walls of cavitation apparatus and pipelines by sediments.

Далее, совместное действие повышенной температуры и интенсивных механических колебаний приводит к термомеханической деструкции не только микроорганизмов с клеточной структурой, но и произвольных полимеров. Так, в экспериментах с изготовлением и стерилизацией соевой пасты в кавитационных аппаратах было установлено, что при определенных режимах возможна глубокая механохимическая деструкция растительных белков с выделением сероводорода (запах которого исходил от бракованной соевой пасты).Further, the combined action of elevated temperature and intense mechanical vibrations leads to thermomechanical destruction of not only microorganisms with a cellular structure, but also arbitrary polymers. Thus, in experiments with the manufacture and sterilization of soybean paste in cavitation apparatus, it was found that, under certain conditions, a deep mechanochemical destruction of vegetable proteins is possible with the release of hydrogen sulfide (the smell of which came from defective soybean paste).

Иначе говоря, нагрев на фоне механических вибраций оказался довольно универсальным средством обработки разнообразных текучих сред и существенного изменения их физических и/или химических свойств и/или химического состава.In other words, heating against the background of mechanical vibrations turned out to be a fairly universal means of processing a variety of fluids and a significant change in their physical and / or chemical properties and / or chemical composition.

Однако кавитационные аппараты применимы для обработки только таких текучих сред, которые приготовлены на жидкой основе и находятся под существенным избыточным (в сравнении с атмосферным) давлением.However, cavitation devices are applicable for processing only such fluids that are prepared on a liquid basis and are under significant excess (compared to atmospheric) pressure.

Например, из WO 98/42987 известно такое устройство для воздействия на поток текучей среды, в котором для возбуждения кавитации в основной поток жидкой текучей среды вводят по меньшей мере одну возмущающую струю той же самой или иной по химическому составу жидкой текучей среды.For example, from WO 98/42987, there is known such a device for influencing a fluid stream in which at least one perturbing stream of the same or different chemical composition of a liquid fluid is introduced into the main fluid stream to induce cavitation.

К сожалению, кавитационный процесс в таких устройствах можно регулировать только изменением давления на входе основной и возмущающей струй в зону турбулизации. Поэтому применение кавитационных устройств ограничено нагревом воды для систем водяного отопления и горячего водоснабжения, приготовлением, как правило, бинарных (например, водомазутных) эмульсий и диспергированием набухших семян растений. Но даже для таких простых процессов в кавитационных устройствах необходимо предусматривать либо контуры рециркуляции обрабатываемой текучей среды (чтобы постепенно измельчать крупные частицы примесей до требуемых размеров), либо интенсифицировать кавитационный режим (что резко снижает надежность аппаратуры).Unfortunately, the cavitation process in such devices can only be controlled by changing the pressure at the inlet of the main and disturbing jets into the turbulization zone. Therefore, the use of cavitation devices is limited to heating water for water heating systems and hot water supply, preparing, as a rule, binary (for example, water-oil) emulsions and dispersing swollen seeds of plants. But even for such simple processes in cavitation devices, it is necessary to provide either recirculation circuits of the processed fluid (in order to gradually grind large particles of impurities to the required size) or to intensify the cavitation mode (which dramatically reduces the reliability of the equipment).

В WO 02/016783 А1 было предложено регулировать концентрацию трудно сжижаемых газов (обычно воздуха) в текучей среде и, тем самым, скорость схлопывания кавитационных пузырьков (которая будет тем меньше, чем выше концентрация таких газов в кавитирующей жидкости). Соответственно, был предложен набор средств газирования и/или дегазации потоков текучих сред перед возбуждением и/или после возбуждения кавитации с использованием произвольного турбулизатора. Это позволило повысить надежность кавитационных устройств в указанной выше узкой области их применения.In WO 02/016783 A1, it was proposed to regulate the concentration of difficultly liquefied gases (usually air) in a fluid and, thereby, the rate of collapse of cavitation bubbles (which will be the lower, the higher the concentration of such gases in a cavitating liquid). Accordingly, a set of means for aerating and / or degassing fluids before excitation and / or after excitation of cavitation using an arbitrary turbulator has been proposed. This made it possible to increase the reliability of cavitation devices in the narrow field of application indicated above.

Понятно, что одновременные выделение тепла и механические колебания во всем объеме обрабатываемых текучих сред весьма привлекательны для технологов.It is clear that the simultaneous generation of heat and mechanical vibrations in the entire volume of the processed fluids are very attractive for technologists.

Однако чем выше вязкость текучих сред, тем труднее возбудить в них кавитацию с целью нагрева и механохимической обработки примесей. Далее, механические колебания, вызываемые схлопыванием кавитационных пузырьков, практически нельзя регулировать ни по амплитуде, ни по частоте даже при условии управления концентрацией газов в текучих средах (поэтому шум от работающих кавитационных аппаратов настолько силен, что они нуждаются в надежной звукоизоляции, которая затрудняет их техническое обслуживание и ремонт). И, наконец, в таких аппаратах нельзя обрабатывать сыпучие материалы и аэрозоли, в которых кавитация невозможна.However, the higher the viscosity of the fluids, the more difficult it is to induce cavitation in them for the purpose of heating and mechanochemical treatment of impurities. Further, the mechanical vibrations caused by the collapse of cavitation bubbles can hardly be regulated neither in amplitude nor in frequency, even if the concentration of gases in the fluids is controlled (therefore, the noise from operating cavitation devices is so strong that they need reliable sound insulation, which makes their technical maintenance and repair). And, finally, in such devices it is impossible to process bulk materials and aerosols in which cavitation is impossible.

Поэтому для одновременной термической и механохимической обработки текучих сред нужны такие средства, которые будут лишены вышеуказанных недостатков.Therefore, for the simultaneous thermal and mechanochemical processing of fluids, such means are needed that will be deprived of the above disadvantages.

Их основой, с точки зрения изобретателей, могут стать индукционные нагреватели, активную мощность которых можно выбирать в широком диапазоне в зависимости от подлежащих обработке объемов текучих сред и легко регулировать в интервале от нуля до максимально допустимой для конкретного нагревателя, чтобы не допускать перегрева обрабатываемой текучей среды выше заранее заданной температуры.Their basis, from the point of view of the inventors, can be induction heaters, the active power of which can be selected in a wide range depending on the volumes of fluids to be processed and can be easily adjusted in the range from zero to the maximum allowable for a particular heater so as to prevent overheating of the processed fluid above a predetermined temperature.

Уже известно применение индукционного нагрева для обработки текучих сред [см., например, B.C.Чередниченко, Г.В.Снегирева и К.В.Хацевский «Электротехнологические процессы обработки воды в индукционных системах нагрева жидкостей» / Научный вестник Новосибирского государственного технического университета, 2003, №1 (14), Россия].The use of induction heating for treating fluids is already known [see, for example, BC Cherednichenko, GV Snegireva and KV Khatsevsky “Electrotechnological processes of water treatment in induction heating systems for liquids” / Scientific Bulletin of Novosibirsk State Technical University, 2003, No. 1 (14), Russia].

В этой статье на примере высокотемпературного (до кипения) нагрева стандартной водопроводной воды, содержащей 6-7 мг·экв/кг солей жесткости, описаны наиболее близкие к предлагаемым далее процессам и аппаратам:In this article, using the example of high-temperature (to boiling) heating of standard tap water containing 6-7 mg eq / kg of hardness salts, the processes and apparatuses closest to those proposed below are described:

(1) способ обработки текучих сред, включающий(1) a method for processing fluids comprising

а) подачу порции или потока неоднородной по химическому составу текучей среды в индукционный нагреватель, который имеет бак, оснащенный по меньшей мере одним средством ввода-вывода текучей среды и расположенным внутри по меньшей мере одним короткозамкнутым электропроводным нагревательным элементом, который во время работы нагревателя связан электромагнитным полем с по меньшей мере одной индукционной обмоткой,a) feeding a portion or stream of a heterogeneous chemical composition of the fluid into the induction heater, which has a tank equipped with at least one input / output means of the fluid and located inside at least one short-circuited electrically conductive heating element, which is connected by electromagnetic field with at least one induction winding,

б) нагрев этой среды на фоне воздействия знакопеременного электромагнитного поля до температуры и в течение времени, которые достаточны для достижения желаемых результатов (в частности, до преобразования солей жесткости в тонкодисперсный шлам, который может свободно витать в обработанной текучей среде), иb) heating this medium against a background of alternating electromagnetic field to a temperature and for a time that is sufficient to achieve the desired results (in particular, before the conversion of hardness salts into a fine slurry that can freely float in the treated fluid), and

в) вывод обработанной текучей среды из индукционного нагревателя;c) withdrawal of the treated fluid from the induction heater;

(2) индукционный нагреватель для обработки текучих сред, имеющий(2) an induction fluid treatment heater having

(а) замкнутый магнитопровод, включающий по меньшей мере два стержня и два соединительных ярма;(a) a closed magnetic circuit comprising at least two rods and two connecting yokes;

(б) в частности, по меньшей мере односекционную индукционную обмотку, которая охватывает по меньшей мере один выбранный стержень магнитопровода и снабжена средством для подключения к источнику переменного тока;(b) in particular, at least a single-section induction winding, which covers at least one selected core of the magnetic circuit and is provided with means for connecting to an AC source;

(в) предпочтительно (хотя и не обязательно) проточный бак из произвольного (в частности, электропроводного ферромагнитного) материала, который имеет(c) preferably (although not necessarily) a flow tank of arbitrary (in particular, electrically conductive ferromagnetic) material that has

по меньшей мере одну внутреннюю стенку, которая охватывает выбранный стержень магнитопровода (в частности, вместе с индукционной обмоткой), обычно одну внешнюю стенку, которая расположена с зазором относительно внутренней стенки, и (в частности, верхнюю и нижнюю) торцовые стенки, которые плотно перекрывают зазор между указанными внутренней и внешней стенками,at least one inner wall that covers the selected core of the magnetic circuit (in particular, together with the induction winding), usually one outer wall, which is located with a gap relative to the inner wall, and (in particular, the upper and lower) end walls that tightly overlap the gap between the specified inner and outer walls,

по меньшей мере один короткозамкнутый электропроводный нагревательный элемент, размещенный в полости бака и связанный электромагнитным полем, во время работы нагревателя, с по меньшей мере одной индукционной обмоткой, иat least one short-circuited electrically conductive heating element located in the tank cavity and connected by an electromagnetic field, during operation of the heater, with at least one induction winding, and

по меньшей мере одно средство для ввода текучей среды на обработку и вывода обработанной текучей среды.at least one means for introducing the fluid into the processing and withdrawing the treated fluid.

В известном индукционном нагревателе каждый короткозамкнутый электропроводный нагревательный элемент выполнен в виде кольца, которое жестко закреплено внутри бака коаксиально его внутренней стенке. Для снижения вероятности выпадения накипи каждое такое кольцо обычно имеет гладкую (полированную) поверхность, а боковые стороны колец могут быть наклонены к горизонтали под углом, который превышает угол естественного откоса частиц шлама в спокойной текучей среде.In the known induction heater, each short-circuited electrically conductive heating element is made in the form of a ring, which is rigidly fixed inside the tank coaxially to its inner wall. To reduce the likelihood of scale formation, each such ring usually has a smooth (polished) surface, and the sides of the rings can be tilted to the horizontal at an angle that exceeds the angle of repose of the sludge particles in a calm fluid.

Описанная технология нацелена только на подавление осаждения солей на теплопередающих поверхностях при нагреве жесткой воды. Обоснования такого результата обычно ограничены указанием на экспериментально подтвержденный факт преобразования солей жесткости (под одновременным влиянием нагрева и знакопеременного электромагнитного поля) в тонкодисперсный шлам, способный витать в нагретой воде.The described technology is aimed only at suppressing the deposition of salts on heat transfer surfaces during heating of hard water. The rationale for this result is usually limited to indicating the experimentally confirmed fact of the transformation of hardness salts (under the simultaneous influence of heating and alternating electromagnetic field) into a finely dispersed slurry that can soak in heated water.

К сожалению, электротепловые процессы такого рода протекают в сверхтонких слоях текучей среды, которые непосредственно прилегают к теплопередающим поверхностям. Блокирование этих поверхностей осадками исключено лишь тогда, когда скорость перемещения обрабатываемой текучей среды вдоль них превышает некоторую (разную для разных по составу и вязкости текучих сред) минимальную скорость, при которой начинается поверхностное кипение жидкой основы текучей среды. При нарушении этого условия накипь осаждается даже на полированных вертикальных поверхностях. Поэтому в известном индукционном нагревателе можно обрабатывать лишь легко текучие среды типа ньютоновских жидкостей и в принципе невозможно обрабатывать сыпучие материалы.Unfortunately, electrothermal processes of this kind occur in ultrathin fluid layers that are directly adjacent to heat transferring surfaces. Blocking of these surfaces by precipitation is excluded only when the speed of movement of the processed fluid along them exceeds a certain (different for different composition and viscosity of the fluid) minimum speed at which the surface boiling of the liquid fluid base begins. If this condition is violated, scale deposits even on polished vertical surfaces. Therefore, in the known induction heater, it is possible to process only easily flowing media such as Newtonian fluids and, in principle, it is impossible to process bulk materials.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

В основу изобретения положена задача изменением условий и средств электротеплового воздействия на текучие среды создать такой способ их обработки и такой индукционный нагреватель, которые обеспечивали бы эффективное перемешивание обрабатываемых текучих сред практически во всем объеме и, тем самым, позволили бы существенно расширить область практического применения индукционных нагревателей.The basis of the invention is the task of changing the conditions and means of electrothermal effects on fluids to create such a method of processing and such an induction heater that would ensure effective mixing of the processed fluids in almost the entire volume and, thereby, would significantly expand the field of practical application of induction heaters .

Эта задача решена тем, что в способе обработки текучих сред, включающемThis problem is solved in that in a method for processing fluids, including

подачу порции или потока текучей среды в индукционный нагреватель, который имеет бак, оснащенный по меньшей мере одним средством ввода-вывода текучей среды и расположенным внутри по меньшей мере одним короткозамкнутым электропроводным нагревательным элементом,supplying a portion or a fluid stream to an induction heater that has a tank equipped with at least one fluid input / output means and located inside at least one short-circuited electrically conductive heating element,

нагрев этой среды на фоне воздействия знакопеременного электромагнитного поля указанного нагревателя иheating this medium against the background of the alternating electromagnetic field of the specified heater and

вывод обработанной текучей среды,process fluid withdrawal,

согласно изобретениюaccording to the invention

текучую среду подают в индукционный нагреватель, в котором по меньшей мере один короткозамкнутый электропроводный нагревательный элемент установлен в баке с возможностью механической вибрации в знакопеременном электромагнитном поле, иthe fluid is supplied to an induction heater in which at least one short-circuited electrically conductive heating element is installed in the tank with the possibility of mechanical vibration in an alternating electromagnetic field, and

нагревают выбранную текучую среду на фоне воздействия знакопеременного электромагнитного поля с одновременным наложением механических вибраций с частотой, которая соответствует частоте колебаний электромагнитного поля индукционной обмотки.they heat the selected fluid against the background of the alternating electromagnetic field with the simultaneous application of mechanical vibrations with a frequency that corresponds to the frequency of the electromagnetic field of the induction winding.

Интенсивная механическая вибрация обеспечивает эффективное перемешивание обрабатываемых текучих сред практически во всем объеме бака индукционного нагревателя. Достигаемое при этом выравнивание температурного поля существенно ослабляет опасность локального перегрева тех микрослоев обрабатываемых текучих сред, которые непосредственно прилегают к теплопередающим поверхностям. Это позволяет существенно снизить риск появления осадков на всех теплопередающих поверхностях и расширить технологические возможности индукционных нагревателей, а именноIntense mechanical vibration provides effective mixing of the processed fluids in almost the entire volume of the induction heater tank. The leveling of the temperature field achieved at the same time significantly reduces the risk of local overheating of those microlayers of the processed fluids that are directly adjacent to the heat transfer surfaces. This can significantly reduce the risk of precipitation on all heat transfer surfaces and expand the technological capabilities of induction heaters, namely

обрабатывать многие, предпочтительно легко текучие среды типа низкоконцентрированных водных растворов солей или стерилизуемой воды, даже в таких индукционных нагревателях, которые эксплуатируют в периодическом режиме;treat many, preferably easily fluid, liquids such as low concentrated aqueous solutions of salts or sterilized water, even in such induction heaters that operate intermittently;

обрабатывать более вязкие среды типа подлежащих пастеризации или стерилизации фруктовых и/или овощных соков, молока, сиропов и т.п. преимущественно в режиме непрерывной прокачки через проточные баки индукционных нагревателей иprocess more viscous media such as fruit and / or vegetable juices, milk, syrups, etc. to be pasteurized or sterilized. mainly in the mode of continuous pumping through flow tanks of induction heaters and

обрабатывать текучие среды типа сыпучих материалов в режиме непрерывного пересыпания через проточные баки индукционных нагревателей.process fluids such as bulk materials in the continuous pouring mode through the flow tanks of induction heaters.

Мало того, описанный способ, как будет показано далее, неожиданно оказался пригодным для быстрой и экономичной стерилизации воды, которая загрязнена патогенной микрофлорой, стойкой к длительному нагреву в автоклавах.Moreover, the described method, as will be shown later, unexpectedly proved to be suitable for quick and economical sterilization of water that is contaminated with pathogenic microflora, resistant to prolonged heating in autoclaves.

Первое дополнительное отличие состоит в том, что обработку проводят в непрерывном режиме в индукционном нагревателе с проточным баком, который оснащен по меньшей мере одним отверстием для подачи текучей среды на обработку вдоль теплопередающих поверхностей короткозамкнутых электропроводных нагревательных элементов и по меньшей мере одним отверстием для вывода обработанной текучей среды. Таким путем предпочтительно обрабатывать текучие среды на жидкой основе.The first additional difference is that the treatment is carried out continuously in an induction heater with a flow tank, which is equipped with at least one hole for supplying a fluid to the treatment along the heat transfer surfaces of the short-circuited electrically conductive heating elements and at least one hole for outputting the treated fluid Wednesday. In this way, it is preferable to process fluids on a liquid basis.

Второе дополнительное отличие состоит в том, что обработку проводят в непрерывном режиме в индукционном нагревателе с проточным баком, который оснащен сверху по меньшей мере одним отверстием для подачи текучей среды на обработку вдоль теплопередающих поверхностей короткозамкнутых электропроводных нагревательных элементов и снизу по меньшей мере одним отверстием для вывода обработанной текучей среды. Таким путем предпочтительно обрабатывать текучие среды типа сыпучих материалов.The second additional difference is that the treatment is carried out continuously in an induction heater with a flow tank, which is equipped with at least one hole for supplying a fluid to the treatment along the heat transfer surfaces of the short-circuited electrically conductive heating elements and at least one hole for the output from the bottom treated fluid. In this way, it is preferable to handle fluids such as bulk materials.

Задача решена также тем, что в индукционном нагревателе для обработки текучих сред, который имеетThe problem is also solved by the fact that in the induction heater for processing fluids, which has

(б) по меньшей мере односекционную индукционную обмотку, которая охватывает выбранный стержень магнитопровода и снабжена средством для подключения к источнику переменного тока,(b) at least a single-section induction winding that covers the selected core of the magnetic circuit and is provided with means for connecting to an AC source,

(в) бак, который имеет(c) a tank that has

по меньшей мере одну внутреннюю стенку, которая охватывает выбранный стержень магнитопровода, по меньшей мере одну внешнюю стенку, которая расположена с зазором относительно внутренней стенки, и торцовые стенки, которые плотно перекрывают зазор между указанными внутренней и внешней стенками,at least one inner wall that covers the selected core of the magnetic circuit, at least one outer wall, which is located with a gap relative to the inner wall, and end walls that tightly overlap the gap between the specified inner and outer walls,

по меньшей мере один короткозамкнутый электропроводный нагревательный элемент, размещенный в полости бака и связанный, во время работы нагревателя, электромагнитным полем с по меньшей мере одной индукционной обмоткой, иat least one short-circuited electrically conductive heating element located in the cavity of the tank and connected, during operation of the heater, by an electromagnetic field with at least one induction winding, and

по меньшей мере одно средство для ввода текучей среды на обработку и вывода обработанной текучей среды,at least one means for introducing the fluid into the processing and withdrawing the treated fluid,

согласно изобретениюaccording to the invention

по меньшей мере один короткозамкнутый электропроводный нагревательный элемент установлен внутри бака с возможностью механической вибрации под действием знакопеременного электромагнитного поля индукционной обмотки.at least one short-circuited electrically conductive heating element is installed inside the tank with the possibility of mechanical vibration under the influence of alternating electromagnetic field of the induction winding.

Именно это конструктивное отличие в совокупности с остальными признаками обеспечивает преимущества, которые указаны выше после краткого описания способа обработки текучих сред согласно изобретению.It is this constructive difference in combination with other features that provides the advantages that are indicated above after a brief description of the method of processing fluids according to the invention.

Первое дополнительное отличие состоит в том, что каждый указанный короткозамкнутый электропроводный нагревательный элемент выполнен в виде открытой с торцов осесимметричной оболочки. Это позволяет эффективно передавать вибрацию в толщу обрабатываемой текучей среды и препятствует формированию отложений на теплопередающих поверхностях по всей их площади.The first additional difference is that each specified short-circuited electrically conductive heating element is made in the form of an axisymmetric shell open from the ends. This allows you to effectively transfer vibration into the thickness of the processed fluid and prevents the formation of deposits on heat transfer surfaces over their entire area.

Второе, дополнительное к первому отличие состоит в том, что нагреватель имеет по меньшей мере два короткозамкнутых электропроводных нагревательных элемента в виде свободно охватывающих одна другую открытых с торцов осесимметричных оболочек. Это позволяет выравнивать механическую нагрузку во всем объеме обрабатываемых текучих сред даже в случаях, когда их вязкость существенно превышает вязкость воды.The second, additional to the first, difference is that the heater has at least two short-circuited electrically conductive heating elements in the form of axisymmetric shells that are open at the ends and freely cover one another. This allows you to equalize the mechanical load in the entire volume of the processed fluids, even in cases where their viscosity significantly exceeds the viscosity of water.

Третье, дополнительное к первому или второму отличие состоит в том, что каждая указанная осесимметричная оболочка соединена с одной из стенок бака проницаемыми для текучей среды упругими опорами. Такие опоры обеспечивают удобство крепления осесимметричных оболочек внутри бака и достаточную свободу их механических колебаний под действием знакопеременного электромагнитного поля.The third, additional to the first or second difference, is that each of the indicated axisymmetric shell is connected to one of the tank walls by elastic supports that are permeable to the fluid. Such supports provide the convenience of mounting axisymmetric shells inside the tank and sufficient freedom of their mechanical vibrations under the influence of alternating electromagnetic fields.

Четвертое, дополнительное к третьему отличие состоит в том, что указанные свободно охватывающие одна другую осесимметричные оболочки поочередно присоединены указанными упругими опорами к противоположным торцовым стенкам бака. Это позволяет устанавливать осесимметричные оболочки на разной высоте, а в случае расположения выходного патрубка вблизи индукционной обмотки обеспечить такую организацию потока обрабатываемой текучей среды, когда она по мере нагрева приближается к указанной обмотке и попадает в зону максимального действия магнитного поля.The fourth, additional to the third difference is that these axisymmetric shells freely covering one another are alternately connected by the indicated elastic supports to the opposite end walls of the tank. This makes it possible to install axisymmetric shells at different heights, and in the case of the location of the outlet pipe near the induction winding, provide such an organization of the flow of the processed fluid when it approaches the specified winding as it gets heated and enters the zone of maximum magnetic field action.

Пятое, дополнительное к третьему или четвертому отличие состоит в том, что собственная частота f_o колебаний каждой пары «короткозамкнутый электропроводный нагревательный элемент в виде осесимметричной оболочки - упругая опора» удовлетворяет соотношению f_o=(0,5-2,0)·2f_c, где f_с - рабочая частота источника переменного тока, используемого для питания индукционной обмотки. Принудительные колебания короткозамкнутых электропроводных нагревательных элементов с частотой, близкой к их резонансной частоте, дополнительно затрудняют осаждение на теплопередающих поверхностях таких примесей, которые изначально присутствовали в текучих средах или возникли в процессе их обработки. Это позволяет создавать индукционные нагреватели, которые таким образом специализированы на обработке определенных текучих сред, что позволяют наиболее эффективно защищать теплопередающие поверхности от осадков.The fifth, additional to the third or fourth difference, is that the natural frequency f _{o of} oscillations of each pair of “short-circuited conductive heating element in the form of an axisymmetric shell - elastic support” satisfies the relation f _o = (0.5-2.0) · 2f _c where f _with - the operating frequency of the AC source used to power the induction winding. Forced vibrations of short-circuited electrically conductive heating elements with a frequency close to their resonant frequency further complicate the deposition of such impurities on heat transfer surfaces that were originally present in the fluid or occurred during their processing. This allows you to create induction heaters, which are thus specialized in the treatment of certain fluids, which allows the most effective protection of heat transfer surfaces from precipitation.

Шестое, дополнительное к первому отличие состоит в том, что в полости бака установлена по меньшей мере одна опора в виде жесткой проницаемой для обрабатываемой текучей среды подставки, которая имеет один паз для свободного размещения торцовой части по меньшей мере одной указанной осесимметричной оболочки. Даже если подставки выполнены в виде колец, они обеспечивают практически свободные деформационные перемещения вибрирующих осесимметричных оболочек. Если же подставки имеют вид нескольких располагаемых на равных угловых расстояниях деталей, то их расположение в баке относительно входного отверстия нетрудно выбрать так, чтобы минимизировать гидравлическое сопротивление потоку обрабатываемой текучей среды.The sixth, additional to the first difference, is that at least one support is installed in the tank cavity in the form of a rigid stand permeable to the fluid being processed, which has one groove for free placement of the end part of at least one of the indicated axisymmetric shell. Even if the supports are made in the form of rings, they provide almost free deformational movements of the vibrating axisymmetric shells. If the supports are in the form of several parts located at equal angular distances, then their location in the tank relative to the inlet can be easily selected so as to minimize hydraulic resistance to the flow of the processed fluid.

Седьмое, дополнительное к шестому отличие состоит в том, что нагреватель имеет по меньшей мере две расположенные на разной высоте указанные подставки и равное количеству подставок количество ярусов указанных осесимметричных оболочек, при этом подставки нижнего яруса установлены на нижней торцовой стенке бака, а подставки каждого последующего яруса прикреплены к внутренней или внешней стенке бака и установлены с осевым зазором относительно осесимметричных оболочек предшествующего яруса. Это облегчает введение осесимметричных оболочек в резонансный режим колебаний и механохимическую обработку текучих сред под действием тепла, знакопеременного электромагнитного поля и интенсивных вибраций.The seventh, additional to the sixth difference is that the heater has at least two indicated supports located at different heights and equal to the number of supports the number of tiers of the indicated axisymmetric shells, while the supports of the lower tier are mounted on the lower end wall of the tank, and the supports of each subsequent tier attached to the inner or outer wall of the tank and installed with an axial clearance relative to the axisymmetric shells of the previous tier. This facilitates the introduction of axisymmetric shells into the resonant mode of oscillations and the mechanochemical treatment of fluids under the action of heat, alternating electromagnetic fields and intense vibrations.

Восьмое и девятое, дополнительные ко второму или седьмому отличия состоят соответственно в том, что указанные осесимметричные оболочки изготовленыThe eighth and ninth, additional to the second or seventh differences, respectively, consist in the fact that these axisymmetric shells are made

из одинакового по удельному электрическому сопротивлению материала и имеют разную возрастающую по мере удаления от индукционной обмотки толщину илиfrom the same electrical resistivity material and have a different thickness increasing with distance from the induction winding or

из материалов с разным убывающим по мере удаления от индукционной обмотки удельным электрическим сопротивлением.from materials with different electrical resistivity decreasing as they move away from the induction winding.

Это позволяет выравнивать мощность вихревых токов, индуцируемых в осесимметричных оболочках, расположенных на разном удалении от индукционной обмотки, и, следовательно, выравнивать температурное поле в объеме бака.This allows you to equalize the power of the eddy currents induced in axisymmetric shells located at different distances from the induction winding, and, therefore, equalize the temperature field in the tank volume.

Десятое дополнительное отличие состоит в том, что нагреватель оснащен такими дополнительными источниками постоянного магнитного поля, которые выбраны из группы, состоящей из постоянных магнитов, которые попарно закреплены вблизи противоположных торцовых стенок бака с условием, что магниты в каждой паре обращены один к другому разноименными магнитными полюсами, и токовых обмоток, которые попарно охватывают стержни магнитопровода по разные стороны торцовых стенок бака и снабжены средствами встречного подключения к источнику постоянного тока. Взаимодействие знакопеременных вихревых токов, индуцируемых в осесимметричных оболочках, и постоянного магнитного поляThe tenth additional difference is that the heater is equipped with such additional sources of constant magnetic field, which are selected from the group consisting of permanent magnets, which are pairwise mounted near the opposite end walls of the tank with the condition that the magnets in each pair face each other with opposite magnetic poles , and current windings, which in pairs cover the cores of the magnetic circuit on opposite sides of the end walls of the tank and are equipped with means of oncoming connection to the source of constant of current. Interaction of alternating eddy currents induced in axisymmetric shells and a constant magnetic field

во-первых, существенно увеличивает механическую вибрацию указанных оболочек и обрабатываемой текучей среды,firstly, it significantly increases the mechanical vibration of these shells and the processed fluid,

во-вторых, способствует усилению роли магнитного поля в физико-химических преобразованиях примесей, которые содержат обрабатываемые жидкие среды, и,secondly, it enhances the role of the magnetic field in the physico-chemical transformations of impurities that contain the processed liquid medium, and,

в-третьих, дополнительно препятствует отложению осадков на теплопередающих поверхностях.thirdly, it additionally prevents the deposition of precipitation on heat transfer surfaces.

Одиннадцатое дополнительное отличие состоит в том, что нагреватель имеетThe eleventh additional difference is that the heater has

магнитопровод с тремя вертикальными стержнями, которые жестко связаны общим нижним ярмом и общим верхним ярмом,a magnetic circuit with three vertical rods that are rigidly connected by a common lower yoke and a common upper yoke,

трехсекционную индукционную обмотку, каждая секция которой охватывает один стержень магнитопровода, иa three-section induction winding, each section of which covers one core of the magnetic circuit, and

три отдельных проточных бака, каждый из которых охватывает одну из секций индукционной обмотки и оснащен внутри по меньшей мере одним таким короткозамкнутым электропроводным нагревательным элементом, который выполнен в виде открытой с торцов осесимметричной оболочки, охватывающей внутреннюю стенку бака и соответствующую секцию индукционной обмотки.three separate flow tanks, each of which covers one of the sections of the induction winding and is equipped inside with at least one such short-circuited electrically conductive heating element, which is made in the form of an axisymmetric shell open at the ends, covering the inner wall of the tank and the corresponding section of the induction winding.

Такой индукционный нагреватель предназначен для подключения к трехфазной промышленной электросети переменного тока непосредственно или через подходящий преобразователь частоты и может быть использован как высокопроизводительный аппарат для обработки одинаковых или разных по составу текучих сред на жидкой основе.Such an induction heater is designed to be connected to a three-phase industrial AC power supply directly or through a suitable frequency converter and can be used as a high-performance apparatus for processing liquid fluids of the same or different in composition.

Двенадцатое, дополнительное к одиннадцатому отличие состоит в том, что нагреватель имеетThe twelfth additional to the eleventh difference is that the heater has

общий раздаточный коллектор с нижними входными патрубками для подачи в указанные баки свежей текучей среды на обработку иa common dispensing manifold with lower inlet nozzles for supplying fresh fluid to said tanks for processing and

общий сборный коллектор для отвода обработанной текучей среды из указанных баков через верхние отводящие патрубки.a common prefabricated manifold for draining the treated fluid from these tanks through the upper outlet pipes.

Такая трубопроводная обвязка облегчает эксплуатацию трехсекционного нагревателя с отдельными баками.This piping arrangement facilitates the operation of a three-section heater with separate tanks.

Тринадцатое дополнительное отличие состоит в том, что нагреватель имеетThe thirteenth additional difference is that the heater has

трехсекционную индукционную обмотку, каждая секция которой охватывает один стержень магнитопровода,three-section induction winding, each section of which covers one core of the magnetic circuit,

один проточный бак, который имеет одну общую внешнюю стенку, охватывающую все секции индукционной обмотки, три отдельные внутренние стенки, каждая из которых охватывает одну секцию индукционной обмотки, иone flow tank, which has one common outer wall covering all sections of the induction winding, three separate inner walls, each of which covers one section of the induction winding, and

короткозамкнутые электропроводные нагревательные элементы в виде по меньшей мере трех открытых с торцов осесимметричных оболочек, которые установлены по меньшей мере в один ярус на проницаемых для текучей среды упругих опорах или жестких подставках коаксиально соответствующим внутренним стенкам указанного бака, аshort-circuited electrically conductive heating elements in the form of at least three axisymmetric shells open from the ends, which are installed in at least one tier on fluid-permeable elastic supports or rigid supports coaxially corresponding to the inner walls of said tank, and

отверстия для ввода текучей среды на обработку и вывода обработанной текучей среды выполнены соответственно в торцовых стенках указанного бака.openings for introducing the fluid into the processing and withdrawing the treated fluid are respectively made in the end walls of the tank.

Таким путем удается существенно уменьшить гидравлическое сопротивление потоку обрабатываемой текучей среды и эксплуатационные расходы на ее прокачку через бак.In this way, it is possible to significantly reduce the hydraulic resistance to the flow of the processed fluid and the operating costs of pumping it through the tank.

Четырнадцатое дополнительное отличие состоит в том, что нагреватель имеетThe fourteenth additional difference is that the heater has

двухсекционную однофазную индукционную обмотку, секции которой установлены с осевым зазором вокруг одного вертикального стержня магнитопровода,a two-section single-phase induction winding, the sections of which are installed with an axial clearance around one vertical core of the magnetic circuit,

в средстве для подключения указанных секций к источнику переменного тока предусмотрены один общий для обеих секций вход и два выхода через полупроводниковые диоды с различной полярностью отдельно для каждой секции,in the means for connecting these sections to an AC source, one input common to both sections and two outputs through semiconductor diodes with different polarity are provided separately for each section,

бак размещен в указанном осевом зазоре между торцами указанных секций,the tank is placed in the specified axial clearance between the ends of these sections,

к внутренней и внешней стенкам бака практически параллельно торцам указанных секций по меньшей мере в два яруса прикреплены опорные обоймы, проницаемые для текучей среды,to the inner and outer walls of the tank almost parallel to the ends of the indicated sections at least in two tiers are attached supporting clips, permeable to a fluid medium,

короткозамкнутые электропроводные нагревательные элементы выполнены в виде по меньшей мере двух плоских колец, которые практически горизонтально установлены в указанных обоймах с возможностью вибраций, аshort-circuited electrically conductive heating elements are made in the form of at least two flat rings, which are almost horizontally mounted in these clips with the possibility of vibration, and

отверстия для ввода текучей среды на обработку и вывода обработанной текучей среды выполнены в диаметрально противоположных частях внешней стенки бака.openings for introducing the fluid into the processing and withdrawing the treated fluid are made in diametrically opposite parts of the outer wall of the tank.

Такой индукционный нагреватель наиболее удобен для стерилизации воды для питьевых и медицинских нужд.Such an induction heater is most convenient for sterilizing water for drinking and medical needs.

Пятнадцатое дополнительное отличие состоит в том, что нагреватель имеетThe fifteenth additional difference is that the heater has

магнитопровод, имеющий верхний и нижний горизонтальные стержни и вертикально расположенные «левое» ярмо и «правое» ярмо,a magnetic circuit having upper and lower horizontal rods and vertically located “left” yoke and “right” yoke,

однофазную индукционную обмотку и проточный горизонтальный бак, которые охватывают один горизонтальный стержень указанного магнитопровода, иa single-phase induction winding and a horizontal flow tank, which cover one horizontal rod of the specified magnetic circuit, and

по меньшей мере два короткозамкнутых электропроводных нагревательных элемента в виде плоских колец, которые вертикально расположены внутри бака,at least two short-circuited electrically conductive heating elements in the form of flat rings that are vertically located inside the tank,

при этом отверстия для ввода текучей среды на обработку и вывода обработанной текучей среды выполнены в диаметрально противоположных верхней и нижней частях внешней стенки бака.wherein the openings for introducing the fluid into the processing and withdrawal of the treated fluid are made in diametrically opposite upper and lower parts of the outer wall of the tank.

Такой индукционный нагреватель пригоден для обработки текучих сред, которые представляют собою сыпучие материалы.Such an induction heater is suitable for treating fluids that are bulk materials.

Шестнадцатое, дополнительное к пятнадцатому отличие состоит в том, что нагреватель оснащен дополнительными источниками магнитного поля в виде постоянных магнитов, которые установлены в зазоре между внешней стенкой бака и соответствующим горизонтальным стержнем магнитопровода. Взаимодействие знакопеременного индуцированного тока и постоянного магнитного поля существенно увеличивает механическую вибрацию указанных плоских колец и обрабатываемого сыпучего материала, что практически исключает зависание такого материала внутри бака.The sixteenth, additional to the fifteenth difference is that the heater is equipped with additional magnetic field sources in the form of permanent magnets, which are installed in the gap between the outer wall of the tank and the corresponding horizontal core of the magnetic circuit. The interaction of alternating induced current and a constant magnetic field significantly increases the mechanical vibration of these flat rings and the processed bulk material, which virtually eliminates the freezing of such material inside the tank.

Семнадцатое дополнительное отличие состоит в том, что нагреватель имеетThe seventeenth additional difference is that the heater has

горизонтально расположенный магнитопровод с тремя стержнями, которые жестко связаны общим «передним» ярмом и общим «задним» ярмом,a horizontally located magnetic circuit with three rods that are rigidly connected by a common "front" yoke and a common "rear" yoke,

проточный бак, который имеет одну общую внешнюю стенку, охватывающую все секции индукционной обмотки, и три отдельные внутренние стенки, каждая из которых охватывает одну секцию индукционной обмотки, иa flow tank, which has one common outer wall covering all sections of the induction winding, and three separate inner walls, each of which covers one section of the induction winding, and

три группы короткозамкнутых электропроводных нагревательных элементов, каждый из которых выполнен в виде плоского кольца, при этом каждая группа содержит по меньшей мере два указанных кольцевых элемента, которые установлены с осевыми зазорами с возможностью свободных колебаний по меньшей мере в вертикальном направлении и все вместе охватывают соответствующую внутреннюю стенку указанного бака, аthree groups of short-circuited electrically conductive heating elements, each of which is made in the form of a flat ring, with each group containing at least two of these ring elements, which are mounted with axial clearances with the possibility of free vibrations in at least the vertical direction and all together cover the corresponding inner the wall of the specified tank, and

отверстия для ввода текучей среды на обработку и вывода обработанной текучей среды выполнены в диаметрально противоположных верхней и нижней частях указанной общей внешней стенки бака.openings for introducing the fluid into the processing and withdrawing the treated fluid are made in diametrically opposite upper and lower parts of the indicated common external wall of the tank.

Индукционный нагреватель такого типа равно пригоден для обработки текучих сред на жидкой основе (преимущественно при условии их прокачки через бак в направлении снизу вверх) и сыпучих материалов (подаваемых в бак и выводимых из бака самотеком в направлении сверху вниз).An induction heater of this type is equally suitable for treating liquid-based fluids (mainly provided that they are pumped through the tank in the direction from the bottom up) and bulk materials (fed into the tank and discharged from the tank by gravity in the direction from top to bottom).

Восемнадцатое, дополнительное к семнадцатому отличие состоит в том, что указанные плоские кольца, из которых состоит средняя группа короткозамкнутых электропроводных нагревательных элементов, частично расположены в осевых зазорах между указанными плоскими кольцами, из которых состоят крайние группы короткозамкнутых электропроводных нагревательных элементов. Это наиболее целесообразно при обработке текучих сред в виде сыпучих материалов.The eighteenth, additional to the seventeenth difference is that the indicated flat rings, which make up the middle group of short-circuited electrically conductive heating elements, are partially located in the axial gaps between the indicated flat rings, of which the extreme groups of short-circuited electrically conductive heating elements are composed. This is most appropriate when processing fluids in the form of bulk materials.

Специалисту понятно, что при выборе конкретных вариантов осуществления изобретения возможны произвольные комбинации указанных дополнительных отличий с основным изобретательским замыслом и что описанные» ниже предпочтительные примеры его воплощения никоим образом не ограничивают объема прав.One skilled in the art will appreciate that when choosing specific embodiments of the invention, arbitrary combinations of these additional differences with the main inventive concept are possible and that the preferred examples described below, in no way limit the scope of rights.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Далее сущность изобретения поясняется подробным описанием различных вариантов конструкции индукционного нагревателя и процессов обработки текучих сред со ссылками на прилагаемые чертежи, где изображены наFurther, the invention is illustrated by a detailed description of various designs of an induction heater and processes for processing fluids with reference to the accompanying drawings, which depict

фиг.1 - индукционный нагреватель с односекционной однофазной индукционной обмоткой и вертикальным баком и короткозамкнутыми нагревательными элементами в виде открытых с торцов осесимметричных оболочек, которые связаны с нижней торцовой стенкой бака упругими опорами (схематический продольный разрез);figure 1 - induction heater with a single-section single-phase induction winding and a vertical tank and short-circuited heating elements in the form of axisymmetric shells open from the ends, which are connected to the lower end wall of the tank by elastic supports (schematic longitudinal section);

фиг.2 - аналогичный показанному на фиг.1 индукционный нагреватель с вертикальным баком, в котором осесимметричные оболочки поочередно связаны упругими опорами с верхней и нижней торцовыми стенками бака (схематический продольный разрез);figure 2 - similar to that shown in figure 1, an induction heater with a vertical tank, in which the axisymmetric shells are alternately connected by elastic supports with the upper and lower end walls of the tank (schematic longitudinal section);

фиг.3 - индукционный нагреватель с односекционной однофазной индукционной обмоткой и вертикальным баком, в котором осесимметричные оболочки свободно охватывают одна другую, размещены в один ярус по высоте и опираются на три подставки, установленные на нижней торцовой стенке бака (схематический продольный разрез);figure 3 - induction heater with a single-section single-phase induction winding and a vertical tank, in which axisymmetric shells freely cover one another, are placed in one tier in height and rely on three supports mounted on the bottom end wall of the tank (schematic longitudinal section);

фиг.4 - поперечное сечение по А-А нагревателя, показанного на фиг.3;figure 4 is a cross section along aa of the heater shown in figure 3;

фиг.5 - аналогичный показанному на фиг.3 индукционный нагреватель с вертикальным баком, в котором осесимметричные оболочки размещены в несколько ярусов по высоте, в каждом ярусе свободно охватывают одна другую и опираются на подставки, установленные на нижней торцовой стенке бака для нижнего яруса и на внутренней и/или внешней стенке бака для остальных ярусов (схематический продольный разрез);5 is a similar induction heater with a vertical tank shown in figure 3, in which the axisymmetric shells are arranged in several tiers in height, freely cover one another in each tier and rely on supports installed on the lower end wall of the tank for the lower tier and on inner and / or outer wall of the tank for the remaining tiers (schematic longitudinal section);

фиг.6 - аналогичный показанному на фиг.3 индукционный нагреватель с вертикальным баком и осесимметричными оболочками различной (возрастающей по мере удаления от индукционной обмотки) толщины (схематический продольный разрез);6 - similar to that shown in figure 3, the induction heater with a vertical tank and axisymmetric shells of different (increasing with distance from the induction winding) thickness (schematic longitudinal section);

фиг.7 - аналогичный показанному на фиг.3 индукционный нагреватель с вертикальным баком и дополнительными источниками магнитного поля в виде постоянных магнитов (схематический продольный разрез);7 is a similar induction heater shown in figure 3 with a vertical tank and additional sources of magnetic field in the form of permanent magnets (schematic longitudinal section);

фиг.8 - аналогичный показанному на фиг.3 индукционный нагреватель с вертикальным баком и дополнительными источниками магнитного поля в виде дополнительных обмоток, подключаемых к источнику постоянного тока (схематический продольный разрез);Fig. 8 is an induction heater similar to that shown in Fig. 3 with a vertical tank and additional sources of magnetic field in the form of additional windings connected to a direct current source (schematic longitudinal section);

фиг.9 - трехфазный индукционный нагреватель с тремя односекционными индукционными обмотками, тремя проточными вертикальными баками и короткозамкнутыми нагревательными элементами в виде открытых с торцов осесимметричных оболочек, которые установлены внутри баков на подставках (схематический продольный разрез);Fig.9 is a three-phase induction heater with three single-section induction windings, three flowing vertical tanks and short-circuited heating elements in the form of axisymmetric shells open from the ends, which are installed on the supports inside the tanks (schematic longitudinal section);

фиг.10 - то же, что на фиг.9, с дополнительными постоянными магнитами;figure 10 is the same as in figure 9, with additional permanent magnets;

фиг.11 - трехфазный индукционный нагреватель с общим проточным вертикальным баком и короткозамкнутыми нагревательными элементами в виде открытых с торцов осесимметричных оболочек, которые установлены внутри бака на жестких подставках коаксиально отдельным индукционным обмоткам (схематический продольный разрез);11 is a three-phase induction heater with a common flowing vertical tank and short-circuited heating elements in the form of axisymmetric shells open from the ends, which are installed inside the tank on rigid supports coaxially to separate induction windings (schematic longitudinal section);

фиг.12 - индукционный нагреватель с двухсекционной однофазной индукционной обмоткой, горизонтальным проточным баком, который размещен в зазоре между указанными секциями указанной обмотки и горизонтальными короткозамкнутыми электропроводными нагревательными элементами в виде плоских колец, которые охватывают вертикальный стержень магнитопровода (схематический продольный разрез);12 is an induction heater with a two-section single-phase induction winding, a horizontal flow tank, which is placed in the gap between the indicated sections of the specified winding and horizontal short-circuited electrically conductive heating elements in the form of flat rings that span the vertical core of the magnetic circuit (schematic longitudinal section);

фиг.13 - электрическая схема подключения двух секций однофазной индукционной обмотки с фиг.12 к источнику переменного тока;Fig.13 is an electrical diagram of connecting two sections of a single-phase induction winding of Fig.12 to an AC source;

фиг.14 - индукционный нагреватель с односекционной однофазной индукционной обмоткой, горизонтальным проточным баком, охватывающим верхний стержень вертикально расположенного магнитопровода, вертикальными короткозамкнутыми электропроводными нагревательными элементами в виде плоских колец и дополнительными источниками магнитного поля в виде постоянных магнитов (схематический продольный разрез);Fig - induction heater with a single-section single-phase induction winding, a horizontal flow tank, covering the upper rod of a vertically arranged magnetic circuit, vertical short-circuited electrically conductive heating elements in the form of flat rings and additional magnetic field sources in the form of permanent magnets (schematic longitudinal section);

фиг.15 - трехфазный индукционный нагреватель с горизонтальным магнитопроводом, общим проточным баком и вертикально расположенными короткозамкнутыми электропроводными нагревательными элементами в виде плоских колец;Fig - three-phase induction heater with a horizontal magnetic circuit, a common flow tank and vertically arranged short-circuited electrically conductive heating elements in the form of flat rings;

фиг.16 - поперечное сечение нагревателя, показанного на фиг.15.Fig.16 is a cross section of the heater shown in Fig.15.

Наилучшие варианты реализации изобретательского замыслаThe best options for implementing the inventive concept

Индукционный нагреватель согласно изобретению в любом варианте конструктивного выполнения (см. чертежи, в особенности фиг.1, 3, 5, 9, 12, 14 и 15) содержитThe induction heater according to the invention in any embodiment of a structural embodiment (see drawings, in particular FIGS. 1, 3, 5, 9, 12, 14 and 15) contains

магнитопровод 1, обычно изготовленный из шихтованной электротехнической стали (для работы преимущественно на промышленной частоте 50 или 60 Гц) или из подходящего феррита (для работы на высоких частотах, превышающих 1 кГц) и включающий по меньшей мере два не обозначенных особо стержня и два также не обозначенных особо соединительных ярма;magnetic core 1, usually made of burnt electrical steel (for operation mainly at an industrial frequency of 50 or 60 Hz) or of suitable ferrite (for operation at high frequencies exceeding 1 kHz) and including at least two rods not specifically designated and two also not specially designated connecting yokes;

как правило, многовитковую по меньшей мере односекционную индукционную обмотку 2, которая расположена на выбранном стержне магнитопровода 1 и снабжена по меньшей мере одним средством подключения к внешнему источнику переменного тока;as a rule, a multi-turn at least one-sectional induction winding 2, which is located on the selected core of the magnetic circuit 1 and is equipped with at least one means of connecting to an external AC source;

бак 3, который изготовлен из электропроводящего материала, например нержавеющей стали, или диэлектрического материала, например термостойкой пластмассы типа поликарбоната или тефлона, и имеет не обозначенные особоtank 3, which is made of an electrically conductive material, such as stainless steel, or a dielectric material, such as heat-resistant plastic such as polycarbonate or Teflon, and has not specifically designated

по меньшей мере одну внутреннюю стенку, которая охватывает выбранный стержень магнитопровода 1 (обычно вместе с индукционной обмоткой 2),at least one inner wall that covers the selected core of the magnetic circuit 1 (usually together with the induction winding 2),

по меньшей мере одну внешнюю стенку, которая расположена с зазором относительно внутренней стенки,at least one outer wall, which is located with a gap relative to the inner wall,

торцовые стенки, которые плотно перекрывают зазор между указанными внутренней и внешней стенками, иend walls that tightly overlap the gap between the specified inner and outer walls, and

как правило, два средства, например два патрубка или коллектора для подачи текучей среды на обработку и вывода обработанной текучей среды, которые на чертежах обозначены надписями «Вход» и «Выход» (специалисту понятно, что по меньшей мере один из таких патрубков или коллекторов оснащен не показанным подходящим запорно-регулирующим элементом типа крана или вентиля для регулирования расхода текучей среды и/или для запирания бака 3 на время, достаточное для обработки выбранной порции текучей среды);as a rule, two means, for example, two nozzles or manifolds for supplying a fluid to the processing and withdrawing the treated fluid, which are indicated on the drawings with the inscriptions “Inlet” and “Outlet” (the specialist will understand that at least one of these nozzles or collectors is equipped with not shown suitable locking and regulating element such as a valve or valve for regulating the flow of fluid and / or for locking the tank 3 for a time sufficient to process the selected portion of the fluid);

по меньшей мере один короткозамкнутый нагревательный элемент 4, изготовленный из электропроводного (магнитного или немагнитного) материала, иat least one short-circuited heating element 4 made of an electrically conductive (magnetic or non-magnetic) material, and

по меньшей мере одну опору 5 для размещения указанных элементов 4 внутри бака 3 с возможностью механических вибраций под действием знакопеременного электромагнитного поля индукционной обмотки 2.at least one support 5 for accommodating these elements 4 inside the tank 3 with the possibility of mechanical vibrations under the action of alternating electromagnetic field of the induction winding 2.

Конкретные варианты конструкции индукционных нагревателей согласно изобретению могут быть весьма разнообразны.Specific design options for induction heaters according to the invention can be very diverse.

В простейшем случае (см. фиг.1) замкнутый магнитопровод 1 имеет два практически вертикальных стержня и два практически горизонтальных ярма. Односекционная обмотка 2 плотно охватывает один из стержней магнитопровода 1 и снабжена произвольным доступным средством подключения к внешнему источнику переменного тока. Бак 3 имеет коаксиальные предпочтительно цилиндрические внешнюю и внутреннюю стенки, по меньшей мере один вход и меньшей мере один выход в виде сквозных отверстий в торцовых стенках и оснащен, как правило, несколькими короткозамкнутыми нагревательными элементами 4, каждый из которых выполнен в виде открытой с торцов осесимметричной оболочки. Эти (предпочтительно цилиндрические) оболочки коаксиально с кольцевыми зазорами свободно охватывают одна другую и, для обеспечения возможности механической вибрации, соединены по меньшей мере с одной из стенок бака 3 проницаемыми для текучей среды упругими опорами 5.In the simplest case (see Fig. 1), the closed magnetic circuit 1 has two almost vertical rods and two almost horizontal yokes. A single-section winding 2 tightly covers one of the rods of the magnetic circuit 1 and is equipped with any available means of connecting to an external AC source. The tank 3 has preferably coaxial cylindrical outer and inner walls, at least one inlet and at least one outlet in the form of through holes in the end walls and is equipped, as a rule, with several short-circuited heating elements 4, each of which is made in the form of an axisymmetric open from the ends shell. These (preferably cylindrical) shells, coaxially with annular gaps, freely cover one another and, to enable mechanical vibration, are connected to at least one of the walls of the tank 3 by elastic supports 5 that are permeable to the fluid.

В нагревателе согласно фиг.1 все указанные оболочечные короткозамкнутые нагревательные элементы 4 присоединены упругими опорами 5 к нижней торцовой стенке бака 3, а в нагревателе согласно фиг.2 такие элементы 4 поочередно присоединены упругими опорами 5 к противоположным торцовым стенкам бака 3.In the heater according to FIG. 1, all of these short-circuited shell heating elements 4 are connected by elastic supports 5 to the lower end wall of the tank 3, and in the heater according to FIG. 2, such elements 4 are alternately connected by elastic supports 5 to the opposite end walls of the tank 3.

Независимо от порядка присоединения указанных элементов 4 к стенкам бака 3 желательно, чтобы собственная частота f₀ колебаний каждой пары «короткозамкнутый электропроводный нагревательный элемент 4 в виде осесимметричной оболочки - упругая опора 5» удовлетворял соотношениюRegardless of the order of attachment of these elements 4 to the walls of the tank 3, it is desirable that the natural frequency f _{0 of} vibrations of each pair of "short-circuited conductive heating element 4 in the form of an axisymmetric shell - elastic support 5" satisfies the relation

f_o=(0,5-2,0)·2f_c,f _o = (0.5-2.0) 2f _c ,

где f_c - рабочая частота источника переменного тока, используемого для питания индукционной обмотки 2.where f _c is the operating frequency of the AC source used to power the induction winding 2.

Оболочечные нагревательные элементы 4 могут быть установлены в баках 3 в один ярус (фиг.3) или несколько ярусов (фиг.5) на опорах 5 в виде жестких подставок.Shell heating elements 4 can be installed in tanks 3 in one tier (figure 3) or several tiers (figure 5) on supports 5 in the form of rigid supports.

Такие опоры 5 могут иметь вид не показанных особо на чертежах колец со сквозными радиальными отверстиями для пропускания текучей среды и кольцевыми пазами на опорной поверхности для свободного размещения торцов указанных элементов 4.Such supports 5 may take the form of rings not shown especially in the drawings with through radial openings for passing fluid and annular grooves on the supporting surface for free placement of the ends of these elements 4.

Однако предпочтительно изготовлять жесткие опоры 5 в виде по меньшей мере двух (а предпочтительно не менее трех) отдельных деталей, которые со стороны опорной поверхности имеют хорошо видные на фиг.3, 4 и 5 пазы для свободного размещения торцов оболочечных нагревательных элементов 4. Это облегчает пропуск обрабатываемой текучей среды в зазоры между стенками бака 3 и/или указанными элементами 4.However, it is preferable to manufacture rigid supports 5 in the form of at least two (and preferably at least three) separate parts, which on the side of the supporting surface have grooves well visible in FIGS. 3, 4 and 5 for free placement of the ends of the shell heating elements 4. This makes the passage of the processed fluid into the gaps between the walls of the tank 3 and / or these elements 4.

Естественно, что жесткие опоры 5 в виде отдельных деталей должны бытьNaturally, the rigid supports 5 in the form of separate parts should be

установлены на практически равных угловых расстояниях одна от другой (как это показано, в частности, на фиг.4) иinstalled at almost equal angular distances from one another (as shown, in particular, in figure 4) and

прикреплены либо к нижней торцовой стенке бака, если указанные элементы 4 размещены лишь в один ярус (фиг.3) или относятся к нижнему ярусу (фиг.5), либо к внешней стенке и/или внутренней стенке бака 3 (фиг.5) с осевым зазором относительно осесимметричных оболочек предшествующего яруса, если предусмотрено по меньшей мере два яруса оболочечных нагревательных элементов 4.attached either to the lower end wall of the tank, if these elements 4 are placed in only one tier (figure 3) or relate to the lower tier (figure 5), or to the outer wall and / or inner wall of the tank 3 (figure 5) with axial clearance relative to the axisymmetric shells of the previous tier, if at least two tiers of shell heating elements 4 are provided.

При использовании нескольких оболочечных нагревательных элементов 4, коаксиально расположенных на разных расстояниях от индукционной обмотки 2, целесообразно, чтобы такие элементы 4When using several shell heating elements 4, coaxially located at different distances from the induction winding 2, it is advisable that such elements 4

либо имели различную толщину, возрастающую по мере удаления от обмотки 2, как это специально показано на фиг.6 для случаев применения материала с одинаковым удельным электрическим сопротивлением,or had a different thickness, increasing with distance from the winding 2, as is specially shown in Fig.6 for cases of use of a material with the same specific electrical resistance,

либо - при одинаковой толщине - были изготовлены из материалов с разным удельным электрическим сопротивлением, убывающим по мере удаления от обмотки 2.or - with the same thickness - were made of materials with different electrical resistivity, decreasing with distance from the winding 2.

Также целесообразно, чтобы в индукционном нагревателе были предусмотрены дополнительные источники постоянного магнитного поля. Ими могут служитьIt is also advisable that additional sources of a constant magnetic field be provided in the induction heater. They can serve

постоянные магниты 6, которые попарно закреплены снаружи бака 3 вблизи его противоположных торцовых стенок с условием, что магниты 6 в каждой паре обращены один к другому разноименными магнитными полюсами (см. фиг.7), иpermanent magnets 6, which are pairwise mounted on the outside of the tank 3 near its opposite end walls with the condition that the magnets 6 in each pair face each other with opposite magnetic poles (see Fig. 7), and

токовые обмотки 7, которые попарно охватывают стержни магнитопровода 1 по разные стороны торцовых стенок бака 3 и снабжены не показанными особо средствами встречного подключения к подходящему источнику постоянного тока (фиг.8).current windings 7, which in pairs encompass the cores of the magnetic circuit 1 on opposite sides of the end walls of the tank 3 and are provided with means of counter connection not shown especially for a suitable DC source (Fig. 8).

Высокопроизводительные индукционные нагреватели большой мощности (10 кВт и более) согласно изобретению целесообразно строить на основе магнитопроводов 1 с тремя стержнями и трехсекционных индукционных обмоток 2, каждая секция которых охватывает один стержень магнитопровода (см. фиг.9, 10, 11, 15 и 16). Такие нагреватели следует подключать к трехфазной промышленной электросети. В остальном конструкции трехфазных индукционных нагревателей могут заметно различаться.It is advisable to build high-performance induction heaters of high power (10 kW and more) according to the invention on the basis of magnetic cores 1 with three rods and three-section induction windings 2, each section of which covers one core of the magnetic circuit (see Figs. 9, 10, 11, 15 and 16) . Such heaters should be connected to a three-phase industrial power supply. Otherwise, the designs of three-phase induction heaters can vary markedly.

Так, на фиг.9 показан нагреватель, имеющий магнитопровод 1 с тремя вертикальными стержнями, которые жестко связаны общим нижним ярмом и общим верхним ярмом. Этот нагреватель оснащен тремя отдельными проточными вертикальными баками 3 и короткозамкнутыми нагревательными элементами 4 в виде открытых с торцов осесимметричных оболочек, которые установлены внутри баков 3 на жестких опорах (подставках) 5.Thus, Fig. 9 shows a heater having a magnetic circuit 1 with three vertical rods that are rigidly connected by a common lower yoke and a common upper yoke. This heater is equipped with three separate flowing vertical tanks 3 and short-circuited heating elements 4 in the form of axisymmetric shells open from the ends, which are installed inside the tanks 3 on rigid supports (supports) 5.

Каждый бак 3 такого нагревателя может иметь дополнительные источники постоянного магнитного поля, например, в виде постоянных магнитов 6, как показано на фиг.10.Each tank 3 of such a heater may have additional sources of constant magnetic field, for example, in the form of permanent magnets 6, as shown in Fig.10.

В случаях, когда трехфазный индукционный нагреватель предназначен для обработки в трех указанных баках 3 одной и той же текучей среды, эти баки 3 могут быть подключены (см. фиг.9 и 10)In cases where a three-phase induction heater is designed to process in the three indicated tanks 3 of the same fluid, these tanks 3 can be connected (see Figs. 9 and 10)

к источнику свежей текучей среды - через не обозначенные особо общий раздаточный коллектор с нижними входными патрубками, аto the source of fresh fluid - through not specially designated general distribution manifold with lower inlet pipes, and

к потребителю обработанной текучей среды - через также не обозначенные особо верхние отводящие патрубки и через общий сборный коллектор.to the consumer of the processed fluid - also through the specially designated upper outlet pipes and through a common collector.

Трехфазный индукционный нагреватель может иметь общий проточный вертикальный бак 3 с одной внешней и тремя внутренними стенками и с отверстиями для ввода текучей среды на обработку и вывода обработанной текучей среды в торцовых стенках, как показано на фиг.11. Если количество таких отверстий для ввода и вывода текучей среды будет больше двух, то общий бак 3 может быть оснащен указанной выше трубопроводной обвязкой. Очевидно, что короткозамкнутые нагревательные элементы 4 в виде открытых с торцов осесимметричных оболочек должны быть установлены на жестких опорах (подставках) 5 коаксиально отдельным секциям индукционной обмотки 2 и соответствующим внутренним стенкам общего бака 3.The three-phase induction heater may have a common flowing vertical tank 3 with one external and three internal walls and with openings for introducing the fluid into the processing and withdrawing the treated fluid in the end walls, as shown in Fig. 11. If the number of such openings for the input and output of the fluid is more than two, then the common tank 3 can be equipped with the above piping. Obviously, the short-circuited heating elements 4 in the form of axisymmetric shells open from the ends must be mounted on rigid supports (supports) 5 coaxially to the separate sections of the induction winding 2 and the corresponding inner walls of the common tank 3.

Особенности конструкции трехфазного индукционного нагревателя для обработки сыпучих материалов, который показан на фиг.15 и 16, будут рассмотрены далее.The design features of a three-phase induction heater for processing bulk materials, which is shown in FIGS. 15 and 16, will be discussed later.

А пока вернемся к описанию индукционных нагревателей для обработки текучих сред на жидкой основе. Особый вариант такого нагревателя, разработанный преимущественно для стерилизации текучих сред, имеет (см. фиг.12)In the meantime, back to the description of induction heaters for processing fluids on a liquid basis. A special variant of such a heater, designed primarily for sterilizing fluids, has (see Fig. 12)

магнитопровод 1 с практически вертикальными стержнями и практически горизонтальными ярмами,magnetic core 1 with almost vertical rods and almost horizontal yokes,

двухсекционную однофазную индукционную обмотку 2, секции которой 2а и 2b охватывают один из стержней магнитопровода 1 и расположены с осевым зазором,two-section single-phase induction winding 2, sections of which 2a and 2b cover one of the rods of the magnetic circuit 1 and are located with an axial clearance,

практически горизонтальный проточный бак, который размещен в осевом зазоре между секциями 2а и 2b указанной обмотки 2 и имеет в диаметрально противоположных частях своей внешней стенки отверстия для ввода текучей среды на обработку и вывода обработанной текучей среды,an almost horizontal flow tank, which is located in the axial clearance between sections 2a and 2b of the specified winding 2 and has diametrically opposite parts of its outer wall of the hole for introducing the fluid into the processing and withdrawing the treated fluid,

практически горизонтальные короткозамкнутые электропроводные нагревательные элементы 4, которые выполнены в виде предпочтительно по меньшей мере двух или более плоских колец, установлены внутри бака 3 и коаксиально охватывают часть вертикального стержня магнитопровода 1, свободную от секций указанной обмотки 2, иalmost horizontal short-circuited electrically conductive heating elements 4, which are preferably in the form of at least two or more flat rings, are installed inside the tank 3 and coaxially cover a part of the vertical core of the magnetic circuit 1, free from sections of said winding 2, and

опоры 5, которые выполнены в виде проницаемых для текучей среды обойм, попарно прикреплены к внутренней и внешней стенкам бака 3 параллельно торцам указанных секций 2а и 2b и предназначены для установки с возможностью вибраций указанных кольцевых элементов 4.supports 5, which are made in the form of clips permeable to the fluid, are attached in pairs to the inner and outer walls of the tank 3 parallel to the ends of these sections 2a and 2b and are designed to be installed with the possibility of vibration of these ring elements 4.

Средство для подключения указанных секций 2а и 2b указанной обмотки 2 к источнику переменного тока имеет (см. фиг.13) один общий для обеих секций вход 8 и два выхода через полупроводниковые диоды 9 с противоположной полярностью.The means for connecting the indicated sections 2a and 2b of the specified winding 2 to an AC source (see Fig. 13) has one input 8 common to both sections and two outputs through semiconductor diodes 9 with opposite polarity.

Плоские кольцевые короткозамкнутые электропроводные нагревательные элементы 4 могут быть использованы в других, разных по конструкции индукционных нагревателях, предназначенных преимущественно для обработки сыпучих материалов Их общим признаком служит практически горизонтальное расположение стержней магнитопровода 1.Flat ring short-circuited electrically conductive heating elements 4 can be used in other, different in design, induction heaters, designed primarily for processing bulk materials. Their common feature is the almost horizontal arrangement of the rods of the magnetic circuit 1.

Простейший индукционный нагреватель такого типа показан на фиг.14. Он имеет магнитопровод, включающий верхний и нижний горизонтальные стержни и вертикально расположенные «левое» ярмо и «правое» ярмо, односекционную однофазную индукционную обмотку 2 и горизонтальный проточный бак 3, которые охватывают один горизонтальный (в частности, верхний) стержень магнитопровода 1. Отверстия для ввода текучей среды на обработку и вывода обработанной текучей среды выполнены в диаметрально противоположных верхней и нижней частях внешней стенки бака 3.The simplest induction heater of this type is shown in Fig. 14. It has a magnetic circuit, including upper and lower horizontal rods and a vertically located “left” yoke and a “right” yoke, a single-section single-phase induction winding 2 and a horizontal flow tank 3, which cover one horizontal (in particular, upper) core of the magnetic circuit 1. Holes for the input of the fluid for processing and the output of the treated fluid are made in diametrically opposite upper and lower parts of the outer wall of the tank 3.

По меньшей мере два плоских кольцевых нагревательных элемента 4 свободно установлены в баке 3 в ряд вдоль стержня магнитопровода 1 на опоре 5 в виде цилиндрической втулки (а предпочтительно - в виде сектора такой втулки) с не обозначенными особо вертикальными пазами, глубина которых превышает максимально возможную амплитуду механических колебаний элементов 4 под действием знакопеременного электромагнитного поля индукционной обмотки 2.At least two flat ring heating elements 4 are freely mounted in the tank 3 in a row along the core of the magnetic circuit 1 on the support 5 in the form of a cylindrical sleeve (and preferably in the form of a sector of such a sleeve) with not particularly marked vertical grooves, the depth of which exceeds the maximum possible amplitude mechanical vibrations of the elements 4 under the action of alternating electromagnetic field of the induction winding 2.

Для усиления действия этого поля нагреватель может быть оснащен дополнительными источниками магнитного поля предпочтительно в виде по меньшей мере двух постоянных магнитов 6. Эти магниты 6 могут быть расположены так, как показано на фиг 14, то есть в зазоре между внешней стенкой бака 3 и указанным стержнем магнитопровода 1 при условии, что их одноименные полюса обращены в одну сторону. Однако не исключено и такое расположение постоянных магнитов 6, как это было выше описано со ссылкой на фиг.7, то есть попарно снаружи бака 3 вблизи его противоположных торцовых стенок с условием, что магниты 6 в каждой паре обращены один к другому разноименными магнитными полюсами.To enhance the effect of this field, the heater can be equipped with additional sources of magnetic field, preferably in the form of at least two permanent magnets 6. These magnets 6 can be located as shown in Fig. 14, that is, in the gap between the outer wall of the tank 3 and the specified rod magnetic circuit 1, provided that their poles of the same name are turned in one direction. However, such an arrangement of permanent magnets 6, as described above with reference to Fig. 7, is also possible, that is, in pairs outside the tank 3 near its opposite end walls with the condition that the magnets 6 in each pair face each other with opposite magnetic poles.

На фиг.15 показан трехфазный индукционный нагреватель, который имеетOn Fig shows a three-phase induction heater, which has

горизонтально расположенный магнитопровод 1 с тремя стержнями, которые жестко связаны общим «передним» ярмом и общим «задним» ярмом,horizontally located magnetic circuit 1 with three rods that are rigidly connected by a common "front" yoke and a common "back" yoke,

трехсекционную индукционную обмотку 2, каждая секция которой охватывает один стержень указанного магнитопровода 1 и, во время работы нагревателя, подключена к одной из фаз трехфазной промышленной сети переменного тока,a three-section induction winding 2, each section of which covers one rod of the specified magnetic circuit 1 and, during operation of the heater, is connected to one of the phases of a three-phase industrial AC network,

проточный бак 3, который имеет одну общую» внешнюю стенку, охватывающую все секции индукционной обмотки 2, и три отдельные внутренние стенки, каждая из которых охватывает одну секцию индукционной обмотки 2, иa flow tank 3, which has one common "outer wall covering all sections of the induction winding 2, and three separate inner walls, each of which covers one section of the induction winding 2, and

три группы короткозамкнутых электропроводных нагревательных элементов 4, каждый из которых выполнен в виде плоского кольца, при этом в каждой группе указанные кольцевые элементы 4 установлены с осевыми зазорами и все вместе охватывают соответствующую внутреннюю стенку указанного бака 3, аthree groups of short-circuited electrically conductive heating elements 4, each of which is made in the form of a flat ring, while in each group these ring elements 4 are mounted with axial clearances and together they cover the corresponding inner wall of said tank 3, and

отверстия для ввода текучей среды на обработку и вывода обработанной текучей среды выполнены в диаметрально противоположных верхней и нижней частях указанной общей внешней стенки бака 3.openings for introducing the fluid into the processing and withdrawing the treated fluid are made in diametrically opposite upper and lower parts of the indicated common external wall of the tank 3.

Каждая указанная группа включает по меньшей мере два плоских кольцевых нагревательных элемента 4, которые установлены в баке 3 в ряд вдоль соответствующего стержня магнитопровода 1 на собственной опоре 5 в виде цилиндрической втулки (а предпочтительно - в виде сектора такой втулки) с не обозначенными особо вертикальными пазами, глубина которых превышает максимально возможную амплитуду механических колебаний элементов 4 под действием знакопеременного электромагнитного поля соответствующей секции индукционной обмотки 2. Такие опоры 5 обеспечивают возможность свободных колебаний кольцевых нагревательных элементов 4 по меньшей мере в вертикальном направлении.Each specified group includes at least two flat annular heating elements 4, which are installed in the tank 3 in a row along the corresponding core of the magnetic circuit 1 on its own support 5 in the form of a cylindrical sleeve (and preferably in the form of a sector of such a sleeve) with not specially marked vertical grooves the depth of which exceeds the maximum possible amplitude of the mechanical vibrations of the elements 4 under the action of an alternating electromagnetic field of the corresponding section of the induction winding 2. Such supports 5 are both ensures, the possibility of free oscillations of the ring heating elements 4 at least in vertical direction.

Желательно, чтобы плоские кольца, из которых состоит средняя группа короткозамкнутых электропроводных нагревательных элементов 4, были частично расположены в осевых зазорах между плоскими кольцами, из которых состоят крайние группы короткозамкнутых электропроводных нагревательных элементов 4, как это показано на фиг.16. Это позволяет сократить габариты нагревателя.It is desirable that the flat rings that make up the middle group of short-circuited electrically conductive heating elements 4 are partially located in the axial gaps between the flat rings that make up the extreme groups of short-circuited electrically heated heating elements 4, as shown in FIG. 16. This reduces the size of the heater.

Независимо от конкретной конструкции в любом работающем индукционном нагревателе согласно изобретению происходят следующие процессы:Regardless of the specific design, in any operating induction heater according to the invention, the following processes occur:

каждая индукционная обмотка 2 генерирует знакопеременное электромагнитное поле с объемной плотностью мощности электромагнитной энергии, которая определяется общей потребляемой мощностью и рабочим объемом бака 3,each induction winding 2 generates an alternating electromagnetic field with a volume power density of electromagnetic energy, which is determined by the total power consumption and the working volume of the tank 3,

деформации электронных оболочек в атомах, из которых состоят обрабатываемые текучие среды, в указанном электромагнитном поле (что обычно отражается на реакционной способности и физико-химических свойствах компонентов указанных сред),deformation of the electron shells in the atoms that make up the processed fluids in the specified electromagnetic field (which usually affects the reactivity and physico-chemical properties of the components of these media),

передаваемые в обрабатываемую текучую среду механические вибрации короткозамкнутых электропроводных нагревательных элементов 4 в такт с колебаниями знакопеременного электромагнитного поля, интенсивность которых зависит от активной мощности, потребляемой индукционной обмоткой 2, и вязкости текучей среды,mechanical vibrations of short-circuited electrically conductive heating elements 4 transmitted to the fluid being processed to a beat with oscillations of an alternating electromagnetic field, the intensity of which depends on the active power consumed by the induction winding 2 and the viscosity of the fluid,

нагрев указанных короткозамкнутых элементов 4 вихревыми токами иheating said short-circuited elements with 4 eddy currents and

практически равномерный нагрев и также равномерная термомеханохимическая обработка текучей среды вследствие энергообмена (в особенности, теплообмена) и массо-переноса в объеме обрабатываемой текучей среды, «которые интенсивно происходят даже тогда, когда бак(и) 3 изготовлен(ы) из диэлектрика и оснащен(ы) всего одним короткозамкнутым электропроводным нагревательным элементом 4.almost uniform heating and also uniform thermomechanical treatment of the fluid due to energy transfer (in particular, heat transfer) and mass transfer in the volume of the processed fluid, which intensively occur even when the tank (s) 3 are made of dielectric and equipped with ( s) with just one short-circuited electrically conductive heating element 4.

Источники магнитного поля в виде постоянных магнитов 6 или токовых обмоток 7 служат дополнительными (соответственно пассивными или активными) регуляторами указанных процессов.Sources of magnetic field in the form of permanent magnets 6 or current windings 7 serve as additional (respectively passive or active) regulators of these processes.

Способ обработки текучих сред в индукционном нагревателе согласно изобретению в общем виде предусматривает следующие операции:A method for processing fluids in an induction heater according to the invention in General provides the following operations:

1) при обработке в периодическом режиме1) during batch processing

1.1) подачу порции свежей текучей среды в полость бака 3 до уровня не ниже верхней кромки короткозамкнутых нагревательных элементов 4,1.1) the supply of a portion of fresh fluid into the cavity of the tank 3 to a level not lower than the upper edge of the short-circuited heating elements 4,

1.2) перекрытие по меньшей мере нижнего входа в бак 3 (если обработка, например сушка песка или древесных опилок, может быть проведена в контакте с атмосферой) или входа и выхода (если обработка, например стерилизация воды, должна быть проведена при условии изоляции от атмосферы),1.2) overlapping at least the lower entrance to the tank 3 (if processing, for example drying sand or sawdust, can be carried out in contact with the atmosphere) or the entrance and exit (if processing, for example sterilization of water, should be carried out subject to isolation from the atmosphere ),

1.3) собственно обработку (при совокупном действии электромагнитного поля, тепла и механических вибраций, дополняемых, по желанию, действием постоянного магнитного поля) при параметрах (которые легко могут быть подобраны эмпирически в ходе пробных экспериментов) в течение времени, достаточного для наступления желаемого эффекта (например, преобразования солей жесткости в нерастворимый легко осаждаемый шлам, гибели микроорганизмов, диспергирования твердых и/или жидких примесей до частиц требуемого размера и т.д.), и1.3) the actual processing (under the combined action of an electromagnetic field, heat and mechanical vibrations, supplemented, if desired, by the action of a constant magnetic field) at parameters (which can easily be selected empirically during trial experiments) for a time sufficient for the desired effect to occur ( for example, the conversion of hardness salts into insoluble, easily precipitated sludge, the death of microorganisms, the dispersion of solid and / or liquid impurities to particles of the desired size, etc.), and

1.4) удаление обработанной текучей среды из бака 3 для потребления, хранения или дальнейшей переработки;1.4) removal of the treated fluid from the tank 3 for consumption, storage or further processing;

2) при обработке в непрерывном режиме2) when processing in continuous mode

2.1) подбор путем пробных экспериментов с выбранной текучей средой таких параметров, как температура ее нагрева, рабочая частота индукционной обмотки 2 (и соответственно частота механических вибраций короткозамкнутых нагревательных элементов 4), скорости прокачки (расход) обрабатываемой текучей среды через бак 3 и, в отдельных случаях, объемной плотности мощности в баке 3, и2.1) selection by trial experiments with the selected fluid of parameters such as its heating temperature, the operating frequency of the induction winding 2 (and, accordingly, the frequency of mechanical vibrations of the short-circuited heating elements 4), the pumping speed (flow rate) of the processed fluid through the tank 3 and, in separate cases of bulk power density in tank 3, and

2.2) собственно прокачка (или пересыпание) обрабатываемой текучей среды через бак 3 с заданной скоростью при установленных физических параметрах.2.2) the actual pumping (or pouring) of the processed fluid through the tank 3 at a given speed with the set physical parameters.

Для экспериментов по описанной комплексной обработке текучих сред был изготовлен проточный индукционный нагреватель, который имелFor experiments on the described complex processing of fluids, a flow-through induction heater was manufactured that had

магнитопровод 1 с вертикально расположенными стержнями, изготовленный из пластин электротехнической стали марки Э330 толщиной 0,35 мм,magnetic core 1 with vertically arranged rods made of plates of electrical steel grade E330 with a thickness of 0.35 mm,

однофазную многовитковую индукционную обмотку 2 мощностью 4,6 кВт, рассчитанную на питание от промышленной сети с максимальным током 21 А при cosφ=0,95,single-phase multi-turn induction winding 2 with a power of 4.6 kW, designed for power from an industrial network with a maximum current of 21 A at cosφ = 0.95,

бак 3 рабочим объемом 3,0 л и шесть короткозамкнутых нагревательных элементов 4 в виде коаксиальных трубчатых цилиндрических оболочек, которые были изготовлены из нержавеющей стали.a tank 3 with a working volume of 3.0 l and six short-circuited heating elements 4 in the form of coaxial tubular cylindrical shells, which were made of stainless steel.

К.п.д. такого нагревателя был равен 0,93.C.p.d. such a heater was equal to 0.93.

Пример 1. Обработка шахтной воды.Example 1. Treatment of mine water.

Пробу мутноватой шахтной воды объемом 20 л, которая имела характерную для солей железа окраску и исходную минерализацию 4,6 г/л, после химического анализа прокачивали сквозь описанный выше экспериментальный индукционный нагреватель с расходом 9 л/мин в течение 10 мин при температуре внутри бака 3 в интервале 80-85°С.A sample of turbid mine water with a volume of 20 l, which had a color characteristic of iron salts and an initial mineralization of 4.6 g / l, after chemical analysis was pumped through the experimental induction heater described above with a flow rate of 9 l / min for 10 min at a temperature inside the tank 3 in the range of 80-85 ° C.

Обработанную воду центрифугировали в течение 5 мин для отделения тонкодисперсного шлама при 6500 об/мин.Treated water was centrifuged for 5 min to separate fine sludge at 6500 rpm.

Прозрачную бесцветную жидкость повторно подвергли химическому анализу. Результаты сведены в таблицу 1.The clear, colorless liquid was re-subjected to chemical analysis. The results are summarized in table 1.

Таблица 1Table 1 ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОБРАБОТКИ ШАХТНЫХ ВОДMINE WATER TREATMENT EFFICIENCY ДанныеData Показатели (для концентрации - мг/л)Indicators (for concentration - mg / l) pHpH SO₄ ^-2 SO ₄ ^-2 FeFe SiSi NiNi CoCo ClCl NaNa CaCa ИсходныеSource 3,83.8 38003800 400400 15fifteen 0,60.6 0,30.3 20twenty 135135 229229 КонечныеFinal 7,77.7 22002200 15fifteen 5,35.3 <0,005<0.005 <0,005<0.005 4four 3535 4242

Как видно из таблицы 1, способ согласно изобретению обеспечивает эффективную высокопроизводительную деминерализацию жесткой воды и потому может служить основой промышленных технологических процессов добычи минерального сырья из нетрадиционных источников.As can be seen from table 1, the method according to the invention provides effective high-performance demineralization of hard water and therefore can serve as the basis for industrial technological processes for the extraction of mineral raw materials from non-traditional sources.

Пример 2. Обработка воды, зараженной патогенной микрофлорой.Example 2. The treatment of water infected with pathogenic microflora.

Дистиллированную воду инокулировали культуральной жидкостью с концентрацией биомассы патогенного микроорганизма Pseudomonas mendocina P-13 5 г/л с последующим разведением до концентрации 10⁵ клеток/мл.Distilled water was inoculated with a culture fluid with a biomass concentration of the pathogenic microorganism Pseudomonas mendocina P-13 5 g / l, followed by dilution to a concentration of 10 ⁵ cells / ml.

Полученную клеточную суспензию обрабатывали в описанном выше индукционном нагревателе в периодическом режиме в объеме около 2,5 л в каждой пробе.The resulting cell suspension was processed in the induction heater described above in a batch mode in a volume of about 2.5 L in each sample.

После обработки проводили посев на питательной среде типа МПА. Появление колоний контролировали по яркой окраске. Условия и результаты экспериментов приведены в таблице 2.After treatment, sowing was carried out on a nutrient medium such as MPA. The appearance of colonies was controlled by bright color. The conditions and results of the experiments are shown in table 2.

Таблица 2table 2 ЭФФЕКТИВНОСТЬ СТЕРИЛИЗАЦИИEFFICIENCY OF STERILIZATION Тип опытаType of experience Номер пробыSample Number Экспозиция, минExposure, min Температура, °СTemperature ° C Рост колонийColony growth КонтрольThe control 1one нетno 20twenty явныйexplicit Нагрев с вибрацией в электромагнитном полеElectromagnetic Vibration Heating 22 4,14.1 30thirty слабыйweak 33 4,14.1 5858 нетno 4four 4,14.1 8080 нетno 55 1,71.7 30thirty заметныйperceptible 66 1,71.7 5858 нетno

Как видно из таблицы 2, способ согласно изобретению обеспечивает эффективную высокопроизводительную стерилизацию воды при весьма низких рабочих температурах и потому может служить основой промышленных технологических процессов обеззараживания питьевой воды и пастеризации или стерилизации текучих пищевых продуктов.As can be seen from table 2, the method according to the invention provides effective high-performance sterilization of water at very low operating temperatures and therefore can serve as the basis for industrial technological processes for the disinfection of drinking water and pasteurization or sterilization of fluid food products.

Промышленная применимостьIndustrial applicability

Совмещение нагрева, воздействия электромагнитного поля и механической вибрации в индукционных нагревателях обеспечивает чрезвычайно широкие возможности обработки произвольных неоднородных текучих сред для изменения их физических и/или химических свойств и химического состава.The combination of heating, exposure to electromagnetic fields and mechanical vibration in induction heaters provides extremely wide possibilities for processing arbitrary heterogeneous fluids to change their physical and / or chemical properties and chemical composition.

Индукционные нагреватели для такой обработки можно серийно изготовлять на имеющихся машиностроительных заводах с использованием общедоступных материалов.Induction heaters for this treatment can be mass-produced at existing engineering plants using commonly available materials.

Claims

1. A method of processing fluids, comprising feeding a portion or stream of fluid to an induction heater, which has a tank equipped with at least one input / output means of the fluid and located inside at least one short-circuited electrically conductive heating element, heating this medium against the background the effects of alternating electromagnetic field of the induction winding of the specified heater, and the output of the processed fluid, characterized in that the fluid is fed into the induction heater, this position the at least one short-circuited electroconductive heating element is installed in the tank with the possibility of mechanical vibrations in an alternating electromagnetic field, and the selected fluid is heated on the background of an alternating electromagnetic field exposure with simultaneous superposition of mechanical vibrations with a frequency that corresponds to the frequency of the electromagnetic field oscillations of the induction coil.

2. The method according to p. 1, characterized in that it is carried out continuously in an induction heater with a flow tank, which is equipped with at least one hole for supplying a fluid for processing along the heat transfer surfaces of the short-circuited electrically conductive heating elements and at least one hole to withdraw the treated fluid.

3. The method according to claim 1, characterized in that it is carried out continuously in an induction heater with a flow tank, which is equipped with at least one hole for supplying a fluid to the treatment along the heat transfer surfaces of the short-circuited electrically conductive heating elements and at least from the bottom one hole for the output of the treated fluid.

4. An induction heater for processing fluids, having: (a) a closed magnetic circuit, comprising at least two rods and two connecting yokes; (b) at least a single-section induction winding that covers the selected core of the magnetic circuit and is provided with means for connecting to an AC source; (c) a tank that has at least one inner wall that covers the selected core of the magnetic circuit, at least one outer wall, which is located with a gap relative to the inner wall, and end walls that tightly overlap the gap between the specified inner and outer walls, at least one short-circuited electrically conductive heating element located in the tank cavity and connected, during operation of the heater, by an electromagnetic field with at least one induction winding; and at least one means for introducing a fluid into the processing and withdrawing the treated fluid, characterized in that at least one squirrel-cage electrically conductive heating element is installed inside the tank with the possibility of mechanical vibration under the action of an alternating electromagnetic field of the induction winding.

5. The heater according to claim 4, characterized in that each specified short-circuited electrically conductive heating element is made in the form of an axisymmetric shell open from the ends.

6. The heater according to claim 5, characterized in that it has at least two short-circuited electrically conductive heating elements in the form of axisymmetric shells open from the ends, freely covering one another.

7. The heater according to claim 5, characterized in that each of the indicated axisymmetric shell is connected to one of the walls of the tank by elastic supports permeable to the fluid.

8. The heater according to claim 7, characterized in that said axisymmetric shells freely enclosing one another are alternately connected by said elastic supports to opposite end walls of the tank.

9. A heater according to claim 7 or 8, characterized in that the natural frequency of oscillation f _o of each pair of "short-circuited electroconductive heating element in the form of an axisymmetric shell - resilient support" satisfies the relation

fo = (0.5-2.0) 2fc,

where fc is the operating frequency of the AC source used to power the induction winding.

10. The heater according to claim 5, characterized in that at least one support is installed in the tank cavity in the form of a rigid support permeable to the process fluid, which has one groove for free placement of the end part of at least one axisymmetric shell.

11. The heater according to claim 10, characterized in that it has at least two indicated supports located at different heights and the number of tiers of the indicated axisymmetric shells equal to the number of supports, while the supports of the lower tier are mounted on the lower end wall of the tank, and the supports of each subsequent tiers are attached to the inner or outer wall of the tank and installed with an axial clearance relative to the axisymmetric shells of the previous tier.

12. The heater according to claim 6 or 11, characterized in that said axisymmetric shells are made of the same material in electrical resistivity and have different thicknesses that increase with distance from the induction winding.

13. The heater according to claim 6 or 11, characterized in that said axisymmetric shells are made of materials with different electrical resistivity decreasing as they move away from the induction winding.

14. The heater according to claim 4 or 5, characterized in that it is equipped with such additional sources of constant magnetic field, which are selected from the group consisting of permanent magnets, which are pairwise mounted near the opposite end walls of the tank with the condition that the magnets in each pair are facing one to the other with opposite magnetic poles, and current windings, which in pairs cover the cores of the magnetic circuit on opposite sides of the end walls of the tank and are equipped with oncoming connections to a direct current source.

15. The heater according to claim 4, characterized in that it has a magnetic circuit with three vertical rods that are rigidly connected by a common lower yoke and a common upper yoke, a three-section induction winding, each section of which covers one core of the magnetic circuit, and three separate flow tanks, each of which covers one of the sections of the induction winding and is equipped inside with at least one such short-circuited electrically conductive heating element, which is made in the form of an axisymmetric shell open from the ends, yvayuschey inner tank wall and the corresponding section of the induction winding.

16. The heater according to claim 15, characterized in that it has a common dispensing manifold with lower inlet pipes for supplying fresh fluid to said tanks for processing and a common collecting manifold for discharging the treated fluid from the tanks through the upper outlet pipes.

17. The heater according to claim 4, characterized in that it has a magnetic circuit with three vertical rods, which are rigidly connected by a common lower yoke and a common upper yoke, a three-section induction winding, each section of which covers one core of the magnetic circuit, one flow tank, which has one a common external wall covering all sections of the induction winding, three separate internal walls, each of which covers one section of the induction winding, and short-circuited electrically conductive heating elements in the form of at least three axisymmetric shells open from the ends, which are installed in at least one tier on fluid-permeable elastic supports or rigid supports coaxially corresponding to the inner walls of the specified tank, and the holes for introducing the fluid into the processing and output of the treated fluid are respectively end walls of the specified tank.

18. The heater according to claim 4, characterized in that it has a two-section single-phase induction winding, the sections of which are installed with an axial clearance around one vertical core of the magnetic circuit, in the means for connecting these sections to an AC source, there is one input common to both sections and two exit through semiconductor diodes with different polarity separately for each section, the tank is placed in the specified axial clearance between the ends of these sections, to the inner and outer walls of the tank almost parallel At the ends of these sections at least two tiers are attached supporting clips that are permeable to the fluid, short-circuited electrically conductive heating elements are made in the form of at least two flat rings that are virtually horizontally mounted in these clips with the possibility of vibration, and openings for introducing fluid the processing and withdrawal of the treated fluid are made in diametrically opposite parts of the outer wall of the tank.

19. The heater according to claim 4, characterized in that it has a magnetic circuit having upper and lower horizontal rods and vertically located “left” yoke and “right” yoke, a single-phase induction winding and a horizontal flow tank, which cover one horizontal rod of the specified magnetic circuit , and at least two short-circuited electrically conductive heating elements in the form of flat rings that are vertically located inside the tank, with openings for introducing the fluid into the processing and output of the processed ekuchey medium formed in diametrically opposite upper and lower parts of external tank wall.

20. The heater according to claim 19, characterized in that it is equipped with additional sources of magnetic field in the form of at least two permanent magnets, which are installed in the gap between the outer wall of the tank and the corresponding horizontal core of the magnetic circuit.

21. The heater according to claim 4, characterized in that it has a horizontally located magnetic circuit with three rods that are rigidly connected by a common "front" yoke and a common "rear" yoke, a three-section induction winding, each section of which covers one core of the magnetic circuit, a flow tank , which has one common external wall covering all sections of the induction winding, and three separate internal walls, each of which covers one section of the induction winding, and three groups of short-circuited electrically conductive heaters solid elements, each of which is made in the form of a flat ring, with each group containing at least two of these annular elements, which are installed with axial clearances with the possibility of free vibrations at least in the vertical direction and all together cover the corresponding inner wall of the specified tank, and openings for introducing the fluid into the processing and withdrawing the treated fluid are made in diametrically opposite upper and lower parts of the indicated common external wall of the tank.

22. The heater according to item 21, wherein the flat rings that make up the middle group of short-circuited electrically conductive heating elements are partially located in the axial clearances between the flat rings of which the extreme groups of short-circuited electrically conductive heating elements consist