WO2013119137A1 - Liquid-medium induction heater - Google Patents
Liquid-medium induction heater Download PDFInfo
- Publication number
- WO2013119137A1 WO2013119137A1 PCT/RU2012/000077 RU2012000077W WO2013119137A1 WO 2013119137 A1 WO2013119137 A1 WO 2013119137A1 RU 2012000077 W RU2012000077 W RU 2012000077W WO 2013119137 A1 WO2013119137 A1 WO 2013119137A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- cylindrical
- cylindrical channel
- core
- protective casing
- outlet pipe
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
- H05B6/105—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor
- H05B6/108—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor for heating a fluid
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
Abstract
The claimed technical solution relates to water heaters in which a liquid medium is separated from the heater, and can be used in heating, hot water supply and heat supply systems and also for heating liquid media in industrial processes. The liquid-medium induction heater comprises a cylindrical body with a base and an inlet pipe, a cap closing the open end of the cylindrical body and having an outlet pipe, an induction coil which is mounted in a cylindrical protective casing disposed inside the cylindrical body so as to form an annular gap between the inner cylindrical surface of the body and the outer cylindrical surface of the protective casing and so as to form a slot-shaped gap between the inner surface of the base of the body and the outer annular surface of the protective casing, and the central part of the protective casing is a cylindrical core with a cylindrical channel, which is connected at one end thereof to the outlet pipe and at the other end, which is the inlet to the cylindrical channel, communicates with the slot-shaped gap, wherein said body, protective casing, cylindrical channel and outlet pipe are coaxial, and the protective casing is closed by a protective cap, through which the outlet pipe passes, wherein the area of the through-section of the annular gap has a ratio to the area of the through-section of the cylindrical channel of 1 to 5-9.
Description
ИНДУКЦИОННЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ ЖИДКОЙ СРЕДЫ INDUCTION LIQUID HEATER
Область применения Application area
Заявленное техническое решение относится к водонагревателям, в которых жидкая среда отделена от нагревателя, и может быть использовано в системах отопления, горячего водоснабжения и теплоснабжения и для нагрева жидких сред в технологических процессах. The claimed technical solution relates to water heaters in which the liquid medium is separated from the heater and can be used in heating systems, hot water supply and heat supply and for heating liquid media in technological processes.
Предшествующий уровень техники State of the art
Известно устройство индукционного нагрева воды, содержащее трубу, размещенную внутри индуктора и установленный внутри трубы с кольцевым зазором сердечник со сквозными осевыми каналами, сообщенными с одного конца с кольцевым зазором, а с другого конца соединенными с подающим трубопроводом, при этом место сообщения размещено в кожухе, а кольцевой зазор сообщен с подающим трубопроводом (авторское свидетельство СССР N° 1019676, кл. МПК Н05В6/10, опубл. 23.05.1983 г. Бюл. 19) A device for induction heating of water, comprising a pipe placed inside the inductor and installed inside the pipe with an annular gap, a core with through axial channels communicated at one end with an annular gap, and connected at the other end to the supply pipe, the communication place is located in the casing, and the annular gap is in communication with the supply pipe (USSR author's certificate N ° 1019676, class IPC Н05В6 / 10, publ. 05.23.1983 Bull. 19)
В указанном устройстве вода из кожуха поступает в сквозные осевые каналы, при этом в начале движения по указанным каналам потоки воды находятся турбулентном режиме, затем интенсивность завихрений потоков воды постепенно снижается и потоки переходят в ламинарный режим. При этом основной нагрев воды будет происходить за счет теплообмена с сердечником, что приводит к тепловым
потерям за счет того, что центральные части потоков будут плохо нагреваться при нагретом сердечнике. In the specified device, water from the casing enters through axial channels, while at the beginning of movement along these channels the water flows are in a turbulent mode, then the intensity of the turbulence of the water flows gradually decreases and the flows go into the laminar mode. In this case, the main heating of water will occur due to heat exchange with the core, which leads to thermal losses due to the fact that the central parts of the flows will not heat up well with a heated core.
Недостатком данного устройства является то, что в нем происходят The disadvantage of this device is that it occur
существенные тепловые потери во время работы. significant heat loss during operation.
Известен, выбранный в качестве ближайшего аналога индукционный нагреватель жидких сред, состоящий из корпуса с входным и выходным патрубками, верхней и нижней крышек, индукционной катушки стакана с двойными стенками и кольцевым дном, который установлен в корпусе, при этом индукционная катушка размещена в герметичном пространстве между стенками стакана (патент РФ на полезную модель jVg 93507, кл. МПК F24H1/24, опубл. 27.04.2010 г. Бюл. JVg 12) Known, selected as the closest analogue, an induction heater of liquid media, consisting of a housing with inlet and outlet pipes, upper and lower covers, an induction coil of a glass with double walls and an annular bottom, which is installed in the housing, while the induction coil is placed in a sealed space between the walls of the glass (RF patent for utility model jVg 93507, class IPC F24H1 / 24, publ. 04/27/2010 Bull. JVg 12)
В этом индукционном нагревателе поток жидкой среды, перемещающийся в центральном канале стакана довольно быстро начинает течь в ламинарном режиме, при этом центральная часть потока практически не нагревается, кроме того в верхней части указанного центрального канала образуется застойная зона, в которой жидкая среда находится в малоподвижном состоянии, что также не способствует In this induction heater, the flow of a liquid medium moving in the central channel of the glass rather quickly begins to flow in a laminar mode, while the central part of the stream practically does not heat up, in addition, a stagnant zone forms in the upper part of the specified central channel, in which the liquid medium is inactive that also does not contribute
интенсивному нагреву жидкой среды. Выполнение выходного патрубка на корпусе удаляет наиболее нагретые части потока жидкой среды от указанного патрубка, в связи с чем в выходной патрубок может поступать жидкая среда, не нагретая до необходимой температуры. Для нагрева жидкой среды до требуемой температуры приходится снижать скорость подачи упомянутой жидкой среды из индукционного нагревателя и увеличивать расход электроэнергии.
Таким образом, недостатком известного индукционного нагревателя является то, что в нем осуществляется нагрев жидкой среды при нерациональном расходе электроэнергии. intense heating of the liquid medium. The implementation of the outlet pipe on the housing removes the most heated parts of the fluid flow from the specified pipe, and therefore liquid medium can be supplied to the output pipe that is not heated to the required temperature. To heat the liquid medium to the required temperature, it is necessary to reduce the feed rate of the said liquid medium from the induction heater and increase the energy consumption. Thus, the disadvantage of the known induction heater is that it is used to heat the liquid medium at an irrational energy consumption.
Краткое описание изобретения SUMMARY OF THE INVENTION
Техническим результатом, который может быть получен в заявленном изобретении, является создание индукционного нагревателя жидкой среды, в котором будет осуществляться эффективный нагрев жидкой среды при рациональном расходе электроэнергии . The technical result that can be obtained in the claimed invention is the creation of an induction heater of a liquid medium, in which efficient heating of a liquid medium will be carried out with a rational consumption of electricity.
Технический результат достигается тем, что индукционный нагреватель жидкой среды, содержит цилиндрический корпус с дном и входным патрубком, закрывающую открытый торец цилиндрического корпуса крышку с выходным патрубком, индукционную катушку, установленную в цилиндрическом защитном кожухе, который размещен внутри цилиндрического корпуса, с образованием между внутренней цилиндрической поверхностью корпуса и внешней цилиндрической поверхностью защитного кожуха кольцевого зазора и с образованием между внутренней поверхностью дна корпуса и внешней кольцевой поверхностью защитного кожуха щелевого зазора, а центральная часть защитного кожуха является The technical result is achieved by the fact that the induction heater of the liquid medium comprises a cylindrical body with a bottom and an inlet pipe, a cover with an outlet pipe covering the open end of the cylindrical body, an induction coil installed in a cylindrical protective casing that is placed inside the cylindrical body, with the formation between the inner cylindrical body the surface of the housing and the outer cylindrical surface of the protective casing of the annular gap and with the formation between the inner surface of the bottom to rpusa and the outer circumferential surface of the gap guard slot, and the central part of the protective casing is
цилиндрическим сердечником с цилиндрическим каналом, который одним своим концом соединен с выходным патрубком, а вторым своим концом, который является входом в цилиндрический канал, сообщен со щелевым зазором, при этом указанные корпус, защитный кожух, цилиндрический канал и выходной патрубок соосны, а защитный кожух закрыт защитной крышкой, через которую проходит выходной
патрубок, при этом площадь проходного сечения кольцевого зазора относится к площади проходного сечения цилиндрического канала как 1 к 5-9. a cylindrical core with a cylindrical channel, which at one end is connected to the outlet pipe, and its second end, which is the entrance to the cylindrical channel, is in communication with a slotted gap, while the said housing, the protective casing, the cylindrical channel and the outlet pipe are coaxial, and the protective casing closed with a protective cover through which the outlet passes a pipe, wherein the area of the bore of the annular gap refers to the area of the bore of the cylindrical channel as 1 to 5-9.
Для поддержания турбулентного режима потока жидкой среды на всем протяжении цилиндрического канала сердечника диаметр цилиндрического канала сердечника относится к высоте сердечника как 1 к 10-33. To maintain the turbulent regime of the fluid flow throughout the cylindrical channel of the core, the diameter of the cylindrical channel of the core refers to the height of the core as 1 to 10-33.
Для поддержания турбулентного режима потока жидкой среды на всем протяжении цилиндрического канала сердечника наиболее предпочтительно, чтобы диаметр цилиндрического канала сердечника относится к высоте сердечника как 1 к 17-28. To maintain the turbulent flow of the liquid medium throughout the cylindrical channel of the core, it is most preferred that the diameter of the cylindrical channel of the core refers to the height of the core as 1 to 17-28.
Для увеличения турбулентности потока жидкой среды на входе To increase the turbulence of the fluid inlet stream
цилиндрического канала сердечника установлена втулка, диаметр внутреннего отверстия которой относится к высоте сердечника как 1 к 1 1 ,5-32,5. A sleeve is installed in the cylindrical channel of the core, the diameter of the inner hole of which relates to the height of the core as 1 to 1 1, 5-32.5.
Для увеличения теплоотдачи индукционной катушки во время работы индукционного нагревателя внутренняя полость защитного кожуха заполнена диэлектрическим материалом с высоким коэффициентом теплопроводности. To increase the heat transfer of the induction coil during operation of the induction heater, the inner cavity of the protective casing is filled with a dielectric material with a high coefficient of thermal conductivity.
Для увеличения турбулентности потока жидкой среды при ее входе в цилиндрический канал сердечника на дне корпуса, напротив цилиндрического канала сердечника выполнен выступ, который может быть выполнен в виде цилиндра или многогранной призмы, при этом площадь поверхности выступа, обращенной к цилиндрическому каналу, относится к площади проходного сечения цилиндрического канала как 0,4-0,8 к 1.
Для снижения вибраций индукционной катушки во время работы индукционного нагревателя защитная крышка поджата к защитному кожуху гайкой навинченной на выходной патрубок. To increase the turbulence of the fluid flow when it enters the cylindrical channel of the core at the bottom of the housing, a protrusion is made opposite the cylindrical channel of the core, which can be made in the form of a cylinder or a multifaceted prism, while the surface area of the protrusion facing the cylindrical channel refers to the area of the passage section of the cylindrical channel as 0.4-0.8 to 1. To reduce the vibrations of the induction coil during operation of the induction heater, the protective cover is pressed against the protective casing with a nut screwed onto the outlet pipe.
Краткое описание чертежа Brief Description of the Drawing
На фигуре представлен заявленный индукционный нагреватель жидкой среды в разрезе. The figure shows the claimed induction heater of the liquid medium in the context.
Осуществление изобретения The implementation of the invention
Индукционный нагреватель жидкой среды, содержит цилиндрический корпус 1 с дном 2 и входным патрубком 3. The induction heater of a liquid medium contains a cylindrical housing 1 with a bottom 2 and an inlet pipe 3.
Открытый торец 4 цилиндрического корпуса 1 закрыт крышкой 5 с выходным патрубком 6. Выходной патрубок 6 проходит сквозь крышку 5, а его ось The open end 4 of the cylindrical body 1 is closed by a cover 5 with an outlet pipe 6. The outlet pipe 6 passes through the cover 5, and its axis
перпендикулярна поверхности плоской круглой крышки 5. perpendicular to the surface of a flat round lid 5.
Внутри цилиндрического корпуса 1 размещен цилиндрический защитный кожух 7, с образованием между внутренней цилиндрической поверхностью корпуса 1 и внешней цилиндрической поверхностью защитного кожуха 7 кольцевого зазора 8 и с образованием между внутренней поверхностью дна корпуса и внешней кольцевой поверхностью защитного кожуха 7 щелевого зазора 9. В цилиндрическом защитном кожухе 7 установлена индукционная катушка 10. А центральная часть защитного кожуха 7 является цилиндрическим сердечником 1 1 с цилиндрическим каналом 12. Цилиндрическая стенка корпуса 1 , внешняя цилиндрическая стенка цилиндрического защитного кожуха 7 и цилиндрический сердечник 1 1 выполнены в виде соосно
расположенных труб. Следовательно, и цилиндрический канал 12 расположен соосно цилиндрическому корпусу 1 и цилиндрическому защитному кожуху 7. A cylindrical protective casing 7 is placed inside the cylindrical body 1, with the formation of an annular gap 8 between the inner cylindrical surface of the casing 1 and the outer cylindrical surface of the protective casing 7 and a gap 9 between the inner surface of the bottom of the casing and the outer annular surface of the protective casing 7. In the cylindrical protective a casing 7 is equipped with an induction coil 10. And the central part of the protective casing 7 is a cylindrical core 1 1 with a cylindrical channel 12. Cylindrical th wall of the housing 1, the outer cylindrical wall of the cylindrical protective casing 7 and the cylindrical core 1 1 are made in the form of coaxial located pipes. Therefore, the cylindrical channel 12 is located coaxially to the cylindrical body 1 and the cylindrical protective casing 7.
Цилиндрический канал 12 одним своим концом 13 соединен с выходным патрубком 6, а вторым своим концом 14, который является входом для жидкой среды в цилиндрический канал 12, сообщен со щелевым зазором 9. The cylindrical channel 12 with one of its ends 13 is connected to the outlet pipe 6, and its second end 14, which is the inlet for the liquid medium into the cylindrical channel 12, is connected with a gap gap 9.
Защитный кожух 7 закрыт защитной крышкой 19, через которую проходит выходной патрубок 6, причем ось выходного патрубка 6 перпендикулярна The protective casing 7 is closed by a protective cover 19, through which the outlet pipe 6 passes, and the axis of the outlet pipe 6 is perpendicular
поверхности плоской круглой защитной крышки 19. the surface of a flat round protective cover 19.
Площадь проходного сечения кольцевого зазора 8 относится к площади проходного сечения цилиндрического канала 12 как 1 к 5-9. Экспериментальным путем было определено, что при таком соотношении площадей проходных сечений кольцевого зазора 8 и цилиндрического канала 12 поток жидкой среды в The area of the bore of the annular gap 8 refers to the area of the bore of the cylindrical channel 12 as 1 to 5-9. It was experimentally determined that with this ratio of the areas of the passage sections of the annular gap 8 and the cylindrical channel 12, the flow of liquid
цилиндрическом канале 12 постоянно находится в турбулентном режиме, the cylindrical channel 12 is constantly in turbulent mode,
перемешиваясь так, что нагрев всего потока осуществляется равномерно, и mixing so that the heating of the entire stream is uniform, and
нагревается до требуемой температуры, полностью используя температуру нагрева сердечника 1 1. Если площадь проходного сечения кольцевого зазора 8 относится к площади проходного сечения цилиндрического канала 12 как 1 к более чем 9, то интенсивность турбулентности потока жидкой среды после вхождения его в цилиндрический канал 12 снижается и поток жидкой среды переходит в ламинарный режим. При этом центральная часть потока практически не нагревается и температура жидкой среды на выходе из цилиндрического канала 12 была ниже требуемой температуры. Если площадь проходного сечения кольцевого зазора 8 относится к площади проходного сечения цилиндрического канала 12 как 1 к менее чем 5, то
интенсивность турбулентности потока жидкой среды в цилиндрическом канале высока на всем протяжении канала, однако скорость потока жидкой среды в цилиндрическом канале 12 также высока и жидкая среда не успевает нагреться до требуемой температуры. heats up to the required temperature, making full use of the core heating temperature of 1 1. If the passage area of the annular gap 8 refers to the passage area of the cylindrical channel 12 as 1 to more than 9, then the intensity of the turbulence of the fluid flow after it enters the cylindrical channel 12 is reduced and the flow of liquid enters the laminar regime. In this case, the central part of the flow practically does not heat up and the temperature of the liquid medium at the outlet of the cylindrical channel 12 was lower than the required temperature. If the area of the bore of the annular gap 8 refers to the area of the bore of the cylindrical channel 12 as 1 to less than 5, then the turbulence intensity of the fluid flow in the cylindrical channel is high throughout the channel, however, the fluid flow rate in the cylindrical channel 12 is also high and the fluid does not have time to warm up to the desired temperature.
Кроме того, для поддержания турбулентного режима потока жидкой среды на всем протяжении цилиндрического канала 12 экспериментальным путем было определено, что диаметр цилиндрического канала 12 должен относиться к высоте сердечника как 1 к 10-33. Под высотой сердечника здесь и далее в настоящем описании понимается размер длины цилиндрического канала 12 по его оси. При этом если диаметр цилиндрического канала 12 относится к высоте сердечника как 1 к менее чем 10, то жидкая среда обладает высокой интенсивностью турбулентности на всем протяжении цилиндрического канала 12, однако поток жидкой среды быстро проходит сквозь цилиндрический канал 12 и не успевает нагреваться до требуемого уровня температуры. Если диаметр цилиндрического канала 12 относится к высоте сердечника как 1 к более чем 33, то интенсивность турбулентности жидкой среды в цилиндрическом канале 12 на подходе к выходному патрубку 6 снижается до нулевого значения и поток жидкой среды движется в ламинарном режиме. При этом происходит индукционный нагрев только слоев жидкой среды близких к стенке цилиндрического канала 12 и соответственно происходит нерациональный расход электроэнергии. In addition, to maintain the turbulent regime of the fluid flow throughout the cylindrical channel 12 it was experimentally determined that the diameter of the cylindrical channel 12 should relate to the core height as 1 to 10-33. Under the height of the core here and hereinafter referred to as the length dimension of the cylindrical channel 12 along its axis. Moreover, if the diameter of the cylindrical channel 12 refers to the core height as 1 to less than 10, then the liquid medium has a high turbulence intensity throughout the cylindrical channel 12, however, the fluid flow quickly passes through the cylindrical channel 12 and does not have time to heat up to the required temperature level . If the diameter of the cylindrical channel 12 refers to the height of the core as 1 to more than 33, then the intensity of the turbulence of the liquid medium in the cylindrical channel 12 on the way to the outlet pipe 6 decreases to zero and the flow of the liquid medium moves in a laminar mode. In this case, induction heating of only the layers of the liquid medium close to the wall of the cylindrical channel 12 occurs and, accordingly, an irrational energy consumption occurs.
Кроме того, экспериментальным путем было определено, что наиболее эффективный нагрев жидкой среды при минимальных затратах электроэнергии происходит в индукционном нагревателе, в котором диаметр цилиндрического канала
12 относится к высоте сердечника как 1 к 17-28. В цилиндрическом канале 12, выполненном с указанными соотношениями размеров, на всем протяжении In addition, it was experimentally determined that the most efficient heating of a liquid medium with minimal energy consumption occurs in an induction heater in which the diameter of the cylindrical channel 12 refers to the height of the core as 1 to 17-28. In a cylindrical channel 12, made with the specified size ratios, throughout
цилиндрического канала 12 поток жидкой среды перемещался в турбулентном режиме, причем наиболее высокая интенсивность турбулентности потока жидкой среды наблюдалась в цилиндрическом канале 12, в котором диаметр цилиндрического канала 12 относится к высоте сердечника как 1 к 17. В цилиндрическом канале 12, в котором диаметр цилиндрического канала 12 относится к высоте сердечника как 1 к 28, интенсивность турбулентности потока жидкой среды снижалась при приближении указанного потока к выходному патрубку 6, однако переход указанного потока в ламинарный режим не наблюдался. При этом в цилиндрическом канале 12, в котором диаметр цилиндрического канала 12 относится к высоте сердечника как 1 к 17 - 28, выполнялся нагрев жидкой среды до необходимого значения температуры. of the cylindrical channel 12, the fluid flow moved in a turbulent mode, the highest turbulence intensity of the fluid flow was observed in the cylindrical channel 12, in which the diameter of the cylindrical channel 12 refers to the core height as 1 to 17. In the cylindrical channel 12, in which the diameter of the cylindrical channel 12 refers to the height of the core as 1 to 28, the intensity of the turbulence of the fluid flow decreased as the specified flow approached the outlet pipe 6, however, the transition of the specified flow in the llama Narn Regime has not been observed. Moreover, in the cylindrical channel 12, in which the diameter of the cylindrical channel 12 refers to the core height as 1 to 17-28, the liquid medium was heated to the required temperature value.
Следует понимать, что в цилиндрическом канале 12, в котором диаметр цилиндрического канала 12 относится к высоте сердечника как 1 к 17, нагрев до необходимого значения температуры должен осуществляться со скоростью большей, чем в цилиндрическом канале 12, в котором диаметр цилиндрического канала 12 относится к высоте сердечника как 1 к 28. Поэтому в индукционном нагревателе, в котором диаметр цилиндрического канала 12 относится к высоте сердечника как 1 к 17, мощность переменного тока, подаваемого на индукционную катушку 10, должна быть больше мощности переменного тока, подаваемого на индукционную катушку 10, в индукционном нагревателе, в котором диаметр цилиндрического канала 12 относится к высоте сердечника как 1 к 28. Или в индукционном нагревателе, в котором диаметр цилиндрического канала 12 относится к высоте сердечника как 1 к
17, давление потока жидкой среды во входном патрубке 3 должно быть ниже, чем давление потока жидкой среды во входном патрубке 3, в индукционном нагревателе, в котором диаметр цилиндрического канала 12 относится к высоте сердечника как 1 к 28. It should be understood that in a cylindrical channel 12, in which the diameter of the cylindrical channel 12 refers to the height of the core as 1 to 17, heating to the required temperature should be carried out at a speed greater than in the cylindrical channel 12, in which the diameter of the cylindrical channel 12 refers to the height core as 1 to 28. Therefore, in an induction heater in which the diameter of the cylindrical channel 12 refers to the core height as 1 to 17, the AC power supplied to the induction coil 10 should be more powerful AC current supplied to the induction coil 10 in an induction heater in which the diameter of the cylindrical channel 12 refers to the core height as 1 to 28. Or in an induction heater in which the diameter of the cylindrical channel 12 refers to the core height as 1 to 17, the pressure of the fluid flow in the inlet pipe 3 should be lower than the pressure of the fluid flow in the inlet pipe 3 in an induction heater in which the diameter of the cylindrical channel 12 refers to the core height as 1 to 28.
Также для дополнительного увеличения турбулентности потока жидкой среды на входе цилиндрического канала 12 сердечника (на втором его конце 14) установлена втулка 15, диаметр внутреннего отверстия 16 которой относится к высоте сердечника как 1 к 1 1 ,5-32,5. Если диаметр внутреннего отверстия 16 втулки 15 относится к высоте сердечника как 1 к менее чем 1 1 ,5, то жидкая среда обладает высокой интенсивностью турбулентности после входа в цилиндрический канал 12, однако часть потока жидкой среды, обладающая высокой скоростью, быстро проходит сквозь цилиндрический канал 12 и не успевает нагреваться до требуемого уровня Also, to further increase the turbulence of the fluid flow at the inlet of the cylindrical channel 12 of the core (at its second end 14), a sleeve 15 is installed, the diameter of the inner hole 16 of which relates to the height of the core as 1 to 1 1, 5-32.5. If the diameter of the inner hole 16 of the sleeve 15 refers to the core height as 1 to less than 1 1, 5, then the liquid medium has a high turbulence intensity after entering the cylindrical channel 12, however, a part of the liquid medium stream having a high speed quickly passes through the cylindrical channel 12 and does not have time to warm up to the required level
температуры. Если диаметр цилиндрического канала 12 относится к высоте temperature. If the diameter of the cylindrical channel 12 refers to the height
сердечника как 1 к более чем 32,5, то интенсивность турбулентности потока жидкой среды после входа в цилиндрический канал 12 несущественно увеличивается и влияние втулки 15 на дальнейшее движение потока жидкой среды практически неощутимо. core as 1 to more than 32.5, then the intensity of the turbulence of the fluid flow after entering the cylindrical channel 12 increases slightly and the influence of the sleeve 15 on the further movement of the fluid flow is almost imperceptible.
Для увеличения теплоотдачи от индукционной катушки 10 на кожух 7, включающий сердечник 1 1 , и снижения тепловых потерь во время работы To increase heat transfer from the induction coil 10 to the casing 7, including the core 1 1, and reduce heat loss during operation
индукционного нагревателя внутренняя полость защитного кожуха 7 заполнена диэлектрическим материалом с высоким коэффициентом теплопроводности. induction heater, the inner cavity of the protective casing 7 is filled with a dielectric material with a high coefficient of thermal conductivity.
Также для дополнительного увеличения турбулентности потока жидкой при ее входе в цилиндрический канал 12 сердечника через второй его конец 14, на дне
корпуса 1 , напротив цилиндрического канала 12 сердечника выполнен выступ 17, который может быть выполнен в виде цилиндра или более предпочтительно многогранной призмы. При этом экспериментальным путем было определено, что площадь поверхности выступа 17, обращенной к цилиндрическому каналу 12 (ко второму его концу 14), относится к площади проходного сечения цилиндрического канала 12 как 0,4-0,8 к 1. Если отношение указанной площади поверхности выступа 17 к площади проходного сечения цилиндрического канала 12 будет менее 0,4, то влияние выступа 17 на увеличения турбулентности потока жидкой среды на входе в цилиндрический канал 12 будет незначительно. Если отношение указанной площади поверхности выступа 17 к площади проходного сечения цилиндрического канала 12 будет более 0,8, то наблюдается прохождения турбулентного потока жидкой среды по поверхности дна 2 корпуса 1 , причем в цилиндрический канал 12 входит поток жидкой среды, интенсивность турбулентности которого уже понижена. Also, to further increase the turbulence of the liquid flow when it enters the cylindrical channel 12 of the core through its second end 14, at the bottom housing 1, opposite the cylindrical channel 12 of the core, a protrusion 17 is made, which can be made in the form of a cylinder or more preferably a multifaceted prism. Moreover, it was experimentally determined that the surface area of the protrusion 17 facing the cylindrical channel 12 (to its second end 14), refers to the area of the passage section of the cylindrical channel 12 as 0.4-0.8 to 1. If the ratio of the specified surface area of the protrusion 17 to the passage area of the cylindrical channel 12 will be less than 0.4, then the influence of the protrusion 17 on increasing the turbulence of the fluid flow at the entrance to the cylindrical channel 12 will be negligible. If the ratio of the indicated surface area of the protrusion 17 to the area of the passage section of the cylindrical channel 12 is more than 0.8, then there is a passage of a turbulent flow of liquid medium along the surface of the bottom 2 of the housing 1, and the flow of a liquid medium whose turbulence intensity has already been reduced, enters the cylindrical channel 12.
Для снижения влияния вибраций индукционной катушки 10 во время работы индукционного нагревателя защитная крышка 19 поджата к защитному кожуху 7 гайкой 18 навинченной на выходной патрубок 6. Для этого участок выходного патрубка 6, в месте соединения указанного выходного патрубка 6 с каналом 12 сердечника снабжен резьбой. To reduce the influence of the vibrations of the induction coil 10 during operation of the induction heater, the protective cover 19 is pressed against the protective casing 7 by a nut 18 screwed onto the output pipe 6. For this, the section of the output pipe 6, at the junction of the specified output pipe 6 with the core channel 12 is threaded.
Заявленный индукционный нагреватель жидкой среды работает следующим образом. The claimed induction heater of the liquid medium operates as follows.
На индукционную катушку 10 подают переменный электрический ток, а через входной патрубок 3 в корпус 1 подают под давлением жидкую среду (например, воду). Жидкая среда поступает в кольцевой зазор 8, по которому она достигает дна 2.
Затем жидкая среда заполняет щелевой зазор 9. Из щелевого зазора 9 поток жидкой среды через второй конец 14 цилиндрического канала 12 сердечника входит в цилиндрический канал 12. В цилиндрическом канале 12 поток жидкой среды, находясь в турбулентном режиме, нагреваясь за счет теплообмена с внутренней поверхностью цилиндрического канала 12 сердечника, поднимается в сторону первого конца 13 цилиндрического канала 12 сердечника. Через первый конец 13 цилиндрического канала 12 сердечника жидкая среда поступает в выходной патрубок 6 и далее к потребителю. An alternating electric current is supplied to the induction coil 10, and a liquid medium (for example, water) is supplied under pressure through the inlet pipe 3 to the housing 1. The liquid medium enters the annular gap 8, along which it reaches the bottom 2. Then, the liquid medium fills the gap gap 9. From the gap gap 9, the liquid flow through the second end 14 of the cylindrical channel 12 of the core enters the cylindrical channel 12. In the cylindrical channel 12, the liquid flow, while in turbulent mode, is heated by heat exchange with the inner surface of the cylindrical channel 12 of the core, rises towards the first end 13 of the cylindrical channel 12 of the core. Through the first end 13 of the cylindrical channel 12 of the core, the liquid medium enters the outlet pipe 6 and then to the consumer.
Во время работы индукционного нагревателя жидкой среды, жидкая среда, поступающая в кольцевой зазор 8, омывая кожух 7, охлаждает его и нагревается сама за счет теплообмена. Входя в щелевой зазор 9, потоки жидкой среды сталкиваются и перемешиваются, при этом интенсивность турбулентности жидкой среды в щелевом зазоре значительно возрастает. Если дно 2 снабжено выступом 17, то это создает дополнительные условия для повышения интенсивности турбулентности на входе в цилиндрический канал 12, хотя использование указанного выступа необязательно. During operation of the induction heater of the liquid medium, the liquid medium entering the annular gap 8, washing the casing 7, cools it and heats itself due to heat transfer. Entering the gap gap 9, the flows of the liquid medium collide and mix, while the intensity of the turbulence of the liquid medium in the gap gap increases significantly. If the bottom 2 is provided with a protrusion 17, then this creates additional conditions for increasing the intensity of turbulence at the entrance to the cylindrical channel 12, although the use of this protrusion is optional.
Также дополнительному повышению интенсивности турбулентности потока жидкой среды на входе в цилиндрический канал 12 может способствовать втулка 15, установленная на втором конце 14 цилиндрического канала 12. Also, an additional increase in the intensity of the turbulence of the fluid flow at the inlet to the cylindrical channel 12 may be facilitated by a sleeve 15 mounted on the second end 14 of the cylindrical channel 12.
После входа в цилиндрический канал 12 турбулентный поток жидкой среды нагревается за счет теплообмена с внутренней поверхностью цилиндрического канала 12 сердечника и двигается вверх к первому концу 13 цилиндрического канала 12. При этом интенсивность турбулентности постепенно снижается, но поток жидкой среды до конца цилиндрического канала 12 не переходит в ламинарный режим.
Таким образом, осуществляется нагрев жидкой среды в заявленном After entering the cylindrical channel 12, the turbulent flow of the liquid medium is heated by heat exchange with the inner surface of the cylindrical channel 12 of the core and moves up to the first end 13 of the cylindrical channel 12. The intensity of the turbulence gradually decreases, but the flow of the liquid medium to the end of the cylindrical channel 12 does not go in laminar mode. Thus, the heating of the liquid medium in the claimed
индукционном нагревателе жидкой среды. induction fluid heater.
Для подтверждения полученного технического результата были изготовлены и испытаны образцы индукционного нагревателя жидкой среды, описанные ниже в примерах. To confirm the obtained technical result, samples were made and tested of the induction heater of the liquid medium described below in the examples.
Пример 1. Example 1
В соответствии с вышеприведенным описанием был изготовлен индукционный нагреватель жидкой среды, у которого площадь проходного сечения кольцевого зазора относится к площади проходного сечения цилиндрического канала как 1 к 5. Диаметр цилиндрического канала сердечника относится к высоте сердечника как 1 к 1 1. In accordance with the above description, an induction heater of a liquid medium was manufactured in which the area of the passage section of the annular gap refers to the area of the passage section of the cylindrical channel as 1 to 5. The diameter of the cylindrical channel of the core refers to the height of the core as 1 to 1 1.
Через входной патрубок в корпус индукционного нагревателя подавали воду с температурой Т0= 20°С со скоростью протока 1500 м3/час, на индукционную катушку подавали напряжение с частотой 50Гц и мощностью W=5KBT. ИЗ ВЫХОДНОГО патрубка выходила нагретая вода, а количество тепла составило 4200 ккал/ч. Water with a temperature of T 0 = 20 ° C with a flow rate of 1500 m 3 / h was supplied through the inlet to the induction heater body; a voltage with a frequency of 50 Hz and a power of W = 5KBT was applied to the induction coil. Heated water came out of the OUTPUT pipe, and the amount of heat was 4200 kcal / h.
Для сравнения в индукционном нагревателе жидких сред, изготовленном в соответствии с ближайшим аналогом, с использованием такой же индукционной катушки как и в индукционном нагревателе жидких сред примера 1 , через входной патрубок в корпус индукционного нагревателя подавали воду с температурой Т0= 20°С со скоростью протока 1500 м3/час, на индукционную катушку подавали напряжение с частотой 50Гц и мощностью W=5KBT. При этом из выходного патрубка выходила нагретая вода, а количество тепла составило 3750 ккал/ч. For comparison, in an induction fluid heater manufactured in accordance with the closest analogue, using the same induction coil as in the induction fluid heater of Example 1, water with a temperature of T 0 = 20 ° C was supplied through the inlet pipe to the housing of the induction heater at a speed a duct of 1500 m 3 / h; a voltage with a frequency of 50 Hz and a power of W = 5KBT was applied to the induction coil. At the same time, heated water came out of the outlet pipe, and the amount of heat was 3750 kcal / h.
Пример 2.
В соответствии с вышеприведенным описанием был изготовлен индукционный нагреватель жидкой среды, у которого площадь проходного сечения кольцевого зазора относится к площади проходного сечения цилиндрического канала как 1 к 6,5. Диаметр цилиндрического канала сердечника относится к высоте сердечника как 1 к 20. Example 2 In accordance with the above description, an induction heater of a liquid medium was manufactured in which the passage area of the annular gap refers to the passage area of the cylindrical channel as 1 to 6.5. The diameter of the cylindrical channel of the core refers to the height of the core as 1 to 20.
Через входной патрубок в корпус индукционного нагревателя подавали масло с температурой Т0= 20°С со скоростью протока 1500 м3/час, на индукционную катушку подавали напряжение с частотой 50Гц и мощностью W=8KBT. ИЗ выходного патрубка выходило нагретое масло, а количество тепла составило 4050 ккал/ч. An oil with a temperature T 0 = 20 ° C with a flow rate of 1500 m 3 / h was supplied through the inlet pipe to the induction heater body, and a voltage with a frequency of 50 Hz and a power of W = 8KBT was applied to the induction coil. Heated oil came out of the outlet, and the amount of heat was 4050 kcal / h.
Для сравнения в индукционном нагревателе жидких сред, изготовленном в соответствии с ближайшим аналогом, с использованием такой же индукционной катушки как и в индукционном нагревателе жидких сред примера 2, через входной патрубок в корпус индукционного нагревателя подавали масло с температурой Т0= 20°С со скоростью протока 1500 м3/час, на индукционную катушку подавали напряжение с частотой 50Гц и мощностью W=8KBT. Из выходного патрубка выходило нагретое масло, а количество тепла составило 3400 ккал/ч. For comparison, in an induction fluid heater manufactured in accordance with the closest analogue, using the same induction coil as in the induction fluid heater of Example 2, oil with a temperature of T 0 = 20 ° C was supplied through the inlet pipe to the housing of the induction heater at a speed duct 1500 m 3 / h, voltage was applied to the induction coil with a frequency of 50 Hz and a power of W = 8KBT. Heated oil came out of the outlet pipe, and the amount of heat was 3400 kcal / h.
Пример 3. Example 3
В соответствии с вышеприведенным описанием был изготовлен индукционный нагреватель жидкой среды, у которого площадь проходного сечения кольцевого зазора относится к площади проходного сечения цилиндрического канала как 1 к 9. Диаметр цилиндрического канала сердечника относится к высоте сердечника как 1 к 33.
Через входной патрубок в корпус индукционного нагревателя подавали тосол с температурой Т0= 20°С со скоростью протока 1500 м3/час, на индукционную катушку подавали напряжение с частотой 50Гц и мощностью W=5KBT. ИЗ выходного патрубка выходил нагретый тосол, а количество тепла составило 4250 ккал/ч. In accordance with the above description, an induction heater of a liquid medium was manufactured in which the area of the passage section of the annular gap refers to the area of the passage section of the cylindrical channel as 1 to 9. The diameter of the cylindrical channel of the core refers to the height of the core as 1 to 33. An antifreeze with a temperature T 0 = 20 ° C with a flow rate of 1500 m 3 / h was fed through the inlet pipe into the casing of the induction heater, voltage was applied to the induction coil with a frequency of 50 Hz and a power of W = 5KBT. Heated antifreeze came out of the outlet, and the amount of heat was 4250 kcal / h.
Для сравнения в индукционном нагревателе жидких сред, изготовленном в соответствии с ближайшим аналогом, с использованием такой же индукционной катушки как и в индукционном нагревателе жидких сред примера 3, через входной патрубок в корпус индукционного нагревателя подавали тосол с температурой Т0= 20°С со скоростью протока 1500 м /час, на индукционную катушку подавали напряжение с частотой 50Гц и мощностью W=5KBT. При этом из выходного патрубка выходил нагретый тосол, а количество тепла составило 3800 ккал/ч. For comparison, in an induction fluid heater manufactured in accordance with the closest analogue, using the same induction coil as in the induction fluid heater of Example 3, an antifreeze was fed through the inlet pipe into the housing of the induction heater with a temperature T 0 = 20 ° C at a speed duct 1500 m / h, voltage was applied to the induction coil with a frequency of 50 Hz and a power of W = 5KBT. At the same time, heated antifreeze came out of the outlet pipe, and the amount of heat was 3800 kcal / h.
Таким образом, за счет того, что цилиндрический канал, одним своим концом соединен с выходным патрубком, а вторым своим концом сообщен со щелевым зазором, при этом указанные корпус, защитный кожух, цилиндрический канал и выходной патрубок соосны, а защитный кожух закрыт защитной крышкой, через которую проходит выходной патрубок, при этом площадь проходного сечения кольцевого зазора относится к площади проходного сечения цилиндрического канала как 1 к 5-9, в заявленном индукционном нагревателе жидкой среды осуществляется эффективный нагрев жидкой среды при рациональном расходе электроэнергии.
Thus, due to the fact that the cylindrical channel is connected at one end to the outlet pipe, and its second end is connected with a slotted gap, wherein said body, the protective casing, the cylindrical channel and the outlet pipe are coaxial, and the protective casing is closed by a protective cover, through which the outlet pipe passes, while the area of the bore of the annular gap refers to the area of the bore of the cylindrical channel as 1 to 5-9, effective heating is carried out in the claimed induction heater of the liquid medium liquid medium with a rational power consumption.
Claims
1. Индукционный нагреватель жидкой среды, содержащий цилиндрический корпус с дном и входным патрубком, закрывающую открытый торец 1. An induction heater of a liquid medium containing a cylindrical body with a bottom and an inlet pipe covering the open end
цилиндрического корпуса крышку с выходным патрубком, индукционную катушку, установленную в цилиндрическом защитном кожухе, который размещен внутри цилиндрического корпуса, с образованием между внутренней цилиндрической поверхностью корпуса и внешней цилиндрической поверхностью защитного кожуха кольцевого зазора и с образованием между внутренней поверхностью дна корпуса и внешней кольцевой поверхностью защитного кожуха щелевого зазора, а центральная часть защитного кожуха является цилиндрическим сердечником с цилиндрическим каналом, который одним своим концом соединен с выходным патрубком, а вторым своим концом, который является входом в цилиндрический канал, сообщен со щелевым зазором, при этом указанные корпус, защитный кожух, цилиндрический канал и выходной патрубок соосны, а защитный кожух закрыт защитной крышкой, через которую проходит выходной патрубок, при этом площадь проходного сечения кольцевого зазора относится к площади проходного сечения цилиндрического канала как 1 к 5-9. a cylindrical body, a cover with an outlet pipe, an induction coil installed in a cylindrical protective casing, which is placed inside the cylindrical casing, with the formation of an annular gap between the inner cylindrical surface of the casing and the outer cylindrical surface of the protective casing and with the formation of a protective between the inner surface of the bottom of the casing and the outer annular surface slotted gap casing, and the Central part of the protective casing is a cylindrical core with a cylindrical channel scar, which is connected at one end to the outlet pipe, and its second end, which is the entrance to the cylindrical channel, is in communication with a slotted gap, wherein said body, the protective casing, the cylindrical channel and the outlet pipe are coaxial, and the protective casing is closed by a protective cover, through which the outlet pipe passes, while the area of the bore of the annular gap refers to the area of the bore of the cylindrical channel as 1 to 5-9.
2. Нагреватель по п. 1 , отличающийся тем, что диаметр цилиндрического канала сердечника относится к высоте сердечника как 1 к 10-33. 2. The heater according to claim 1, characterized in that the diameter of the cylindrical channel of the core refers to the height of the core as 1 to 10-33.
3. Нагреватель по п. 1 , отличающийся тем, что диаметр цилиндрического канала сердечника относится к высоте сердечника как 1 к 17-28. 3. The heater according to claim 1, characterized in that the diameter of the cylindrical channel of the core refers to the height of the core as 1 to 17-28.
4. Нагреватель по п. 1 , отличающийся тем, что на входе цилиндрического канала сердечника установлена втулка, диаметр внутреннего отверстия которой относится к высоте сердечника как 1 к 1 1 ,5-32,5. 4. The heater according to claim 1, characterized in that a sleeve is installed at the input of the cylindrical channel of the core, the diameter of the inner hole of which relates to the height of the core as 1 to 1 1, 5-32.5.
5. Нагреватель по п. 1 , отличающийся тем, что внутренняя полость защитного кожуха заполнена диэлектрическим материалом с высоким коэффициентом теплопроводности . 5. The heater according to claim 1, characterized in that the inner cavity of the protective casing is filled with a dielectric material with a high coefficient of thermal conductivity.
6. Нагреватель по п. 1 , отличающийся тем, что на дне корпуса, напротив цилиндрического канала сердечника выполнен выступ. 6. The heater according to claim 1, characterized in that a protrusion is made at the bottom of the housing, opposite the cylindrical channel of the core.
7. Нагреватель по п. 6, отличающийся тем, что выступ выполнен в виде цилиндра. 7. The heater according to claim 6, characterized in that the protrusion is made in the form of a cylinder.
8. Нагреватель по п. 6, отличающийся тем, что выступ выполнен в виде многогранной призмы. 8. The heater according to claim 6, characterized in that the protrusion is made in the form of a multifaceted prism.
9. Нагреватель по п. 6, отличающийся тем, что площадь поверхности выступа, обращенной к цилиндрическому каналу относится к площади проходного сечения цилиндрического канала как 0,4-0,8 к 1. 9. The heater according to claim 6, characterized in that the surface area of the protrusion facing the cylindrical channel refers to the passage area of the cylindrical channel as 0.4-0.8 to 1.
10. Нагреватель по п. 1 , отличающийся тем, что защитная крышка поджата к защитному кожуху гайкой навинченной на выходной патрубок. 10. The heater according to claim 1, characterized in that the protective cover is pressed against the protective casing with a nut screwed onto the outlet pipe.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2012/000077 WO2013119137A1 (en) | 2012-02-07 | 2012-02-07 | Liquid-medium induction heater |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2012/000077 WO2013119137A1 (en) | 2012-02-07 | 2012-02-07 | Liquid-medium induction heater |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2013119137A1 true WO2013119137A1 (en) | 2013-08-15 |
Family
ID=48947808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2012/000077 WO2013119137A1 (en) | 2012-02-07 | 2012-02-07 | Liquid-medium induction heater |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2013119137A1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2407562A (en) * | 1942-08-17 | 1946-09-10 | Einar G Lofgren | Induction heater |
| SU1607671A1 (en) * | 1988-02-10 | 1991-09-30 | Научно-производственное объединение "Масложирпром" | Inductive heater of fluid medium |
| RU2423802C1 (en) * | 2009-10-30 | 2011-07-10 | Дин Хи Ким | Device for induction heating of liquid media |
-
2012
- 2012-02-07 WO PCT/RU2012/000077 patent/WO2013119137A1/en active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2407562A (en) * | 1942-08-17 | 1946-09-10 | Einar G Lofgren | Induction heater |
| SU1607671A1 (en) * | 1988-02-10 | 1991-09-30 | Научно-производственное объединение "Масложирпром" | Inductive heater of fluid medium |
| RU2423802C1 (en) * | 2009-10-30 | 2011-07-10 | Дин Хи Ким | Device for induction heating of liquid media |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104501393B (en) | Heating unit for electromagnetic heating type instant water heater | |
| CN101358768B (en) | High-efficiency, energy-conserving and electromagnetical instantaneously heated type safety water heater and method for manufacturing same | |
| CN101275775A (en) | Water fast heat apparatus | |
| CN104142019B (en) | Flow cavitation result formula is heating electric-magnetic water heater | |
| RU117587U1 (en) | INDUCTION LIQUID HEATER | |
| RU87856U1 (en) | LIQUID INDUCTION HEATING DEVICE | |
| CN1873340A (en) | Electromagnetic heating method and device in electric water heater | |
| CN203744512U (en) | Electromagnetic water heater | |
| CN204313469U (en) | A kind of quick electromagnetic eddy-current heating water heater | |
| RU2423802C1 (en) | Device for induction heating of liquid media | |
| CN203848484U (en) | 10-second instant electric water heater | |
| CN203939481U (en) | Explosion-proof type well head electromagnetic heater | |
| CN104154315B (en) | A kind of hot water tap with intelligent water-saving control function | |
| WO2013119137A1 (en) | Liquid-medium induction heater | |
| CN205579946U (en) | Electromagnetic induction type heater | |
| CN101551157A (en) | Electromagnetic induction water storage type water heater | |
| CN204612135U (en) | Water heater and the heat radiation comprised thereof utilize structure | |
| CN205517846U (en) | Rapid cooling oil bath pot | |
| CN211115023U (en) | Constant-temperature movable swimming pool heated by electromagnetic induction | |
| RU135088U1 (en) | LOW-VOLT ELECTRIC THREE-PHASE DIRECT ACTION NATURAL GAS HEATER | |
| RU124470U1 (en) | LIQUID INDUCTION HEATING DEVICE | |
| WO2013019094A1 (en) | Method for producing heat energy from electric energy and device for carrying out said method | |
| CN201697314U (en) | Tubular liquid-gas heating device | |
| CN205481707U (en) | Low flow electric heater | |
| RU177512U1 (en) | SEPARATED INDIVIDUAL HEATER |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 12868287 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 12868287 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |