Проточный индукционный нагреватель жидкости

Авторы патента:

Калинин Цезарь Иванович (RU)

Багаев Андрей Алексеевич (RU)

Бобровский Сергей Олегович (RU)

H05B6/10 - индукционные нагревательные устройства специального назначения, иные чем печи

Владельцы патента RU 2772376:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Алтайский ГАУ) (RU)

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в устройствах электрического нагрева жидкости для животноводческих помещений, производственных мастерских, предприятий по переработке жидких пищевых продуктов, в сфере обслуживания, быту. Проточный индукционный нагреватель жидкости включает индуктор с обмоткой и установленный внутри нее сердечник в виде трубчатого змеевика из тонкостенной ферромагнитной нержавеющей стали, в котором обмотка выполнена из медной трубки, а сердечник - гофрированным, с толщиной стальной стенки трубки змеевика, равной глубине проникновения в нее электромагнитной волны, и соосно установлен внутри медной трубки, при этом между медной трубкой и стальным сердечником размещен слой диэлектрика. Изобретение обеспечивает повышение коэффициента полезного действия за счет повышения равномерности нагрева теплообменной поверхности змеевика из нержавеющей стали, снижение технологической и конструкционной сложности. 4 ил.

Известен индукционный нагреватель жидкости (Кувалдин А.Б. Индукционный нагрев ферромагнитной стали. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 200 с.), имеющий соленоидальный индуктор, в котором в качестве промежуточного нагревателя, от которого нагревается обрабатываемая жидкость, выполнен в виде отдельных незамкнутых стальных полос или стержней. Принцип работы нагревателя заключается в том, что при протекании переменного электрического тока и за счет созданного им переменного магнитного поля происходит нагрев материала трубы вследствие потерь на гистерезис и вихревые токи. Недостатком являются большие значения реактивной мощности.

Известен индукционный нагреватель жидкости (US 3414698 (GENERAL ELECTRIC COM) 03.12.1968), представляющий собой многослойный трубчатый змеевик. На который наложена тороидальная обмотка индуктора. Жидкость, проходящая по змеевику, нагревается. Недостатком известных устройств является значительное рассеяние магнитных потоков и, как следствие, большие значения реактивной мощности и потерь тепла.

Наиболее близким по своей технической сущности (прототипом) является проточный индукционный нагреватель жидкости, включающий индуктор с обмоткой, и установленный внутри ее изолированный от обмотки диэлектрическим материалом сердечник, выполненный в виде змеевика из тонкостенной нержавеющей стали (Пат. 2267869 RU, 10.01.2006).

Недостатками устройства являются нерациональные потери энергии в стальной лепте сердечника, наличие разомкнутой магнитной цепи, образованной сердечником, и неравномерность нагрева теплообменной поверхности змеевика из нержавеющей стали вследствие неоднородности напряженности магнитного тюля по длине окружности трубы змеевика и, как следствие, его температуры, что увеличивает потери тепла и снижает КПД, а также значительная технологическая и конструкционная сложность.

Задачей решаемой предлагаемым изобретения является повышение коэффициента полезного действия за счет повышения равномерности нагрева теплообменной поверхности змеевика из нержавеющей стали, снижение технологической и конструкционной сложности.

Техническая сущность предложенного решения заключается в том, что в предлагаемом проточном индукционном нагревателе жидкости совмещены магнитопровод и продуктопровод, по которому протекает нагреваемая жидкость, а также нагревательный и турбулизирующий жидкость элемент, функцию которых выполняет гофрированная труба из нержавеющей стали. Частота напряжения на индукторе обеспечивает глубину проникновения электромагнитной волны на глубину равную толщине стенки гофрированной трубы из нержавеющей стали.

Настоящая задача решается тем, что в проточном индукционном нагревателе жидкости, включающем индуктор с медной изолированной обмоткой и установленный внутри ее трубчатый сердечник в виде змеевика, обмотка выполнена в виде медной трубки, а сердечник - гофрированным, из тонкостенной нержавеющей стали и соосно размещен внутри медной трубки, при этом между медной трубкой и стальным сердечником размещен слой диэлектрика.

Толщина стенки трубки сердечника из нержавеющей стали равна глубине проникновения в нее электромагнитной волны.

На фиг. 1 поперечный разрез проточного индукционного нагревателя жидкости.

На фиг. 2 разрез по А-А

На фиг. 3 разрез по Б-Б

На фиг. 4 продольный разрез нагревателя с элементами обмотки.

Проточный индукционный нагреватель жидкости состоит из обмотки индуктора 1, представляющего собой медную неизолированную трубку, в просвете которого соосно расположен сердечник 3, которым является змеевик из гофрированной трубы, материалом которой является нержавеющая сталь. Индуктор 1 и сердечник 3 изолированы посредством диэлектрического элемента 2, заполняющего пространство между индуктором 1 и змеевиком 3.

Подобное конструктивное решение позволяет повысить однородность электромагнитного поля в сердечнике и равномерность нагрева его поверхности, т.е. повысить теплообменные характеристики нагревателя и эффективность нагрева.

По имеющимся сведениям, совокупность существенных признаков, гарантирующих сущность заявленного изобретения, не известна и для специалистов не следует явным образом из уровня техники. Что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «новизна» и «изобретательский уровень».

Проточный индукционный нагреватель жидкости работает следующим образом. На первичную обмотку 1 (обмотку индуктора) подается переменное напряжение. Созданный обмоткой индуктора магнитный поток замыкается в замкнутой магнитной цепи сердечника 3 нагревателя, образованного гофрированной трубой из магнитный нержавеющей стали. Переменный ток I₁ создает магнитный поток который порождает в сердечнике-гофрированной трубе кольцевой индукционный ток I₂, в результате протекания которого происходит нагревание сердечника-гофрированной трубы. Толщина стенки змеевика равна глубине проникновения электромагнитной волны. Дополнительный нагрев происходит за счет потерь на гистерезис. Индуктор и сердечник электрически изолированы.

Преимущества предлагаемого индукционного нагревателя жидкости заключается в следующем:

- упрощение конструкции, заключающееся в совмещении нагревательного элемента, вторичной обмотки и продуктопровода

- в тепловыделении участвует весь объем ферромагнитной гофрированной трубы, представляющий собой замкнутую магнитную цепь и совмещающую функции нагревательного элемента и продуктопровода

- увеличивается равномерность нагрева ферромагнитной гофрированной трубы по всей площади поверхности, что улучшает теплообменные характеристики индукционного нагревателя за счет большей равномерности и однородности магнитного поля

- высокая теплопередача от сердечника нагревателя протекающей по змеевику жидкости, вызываемой гофрированной внутренней поверхностью продуктопровода

- уменьшение потерь и увеличение КПД

- снижается конструкционная и технологическая сложность изготовления

Проточный индукционный нагреватель жидкости, включающий индуктор с обмоткой и установленный внутри нее сердечник в виде трубчатого змеевика из тонкостенной ферромагнитной нержавеющей стали, отличающийся тем, что обмотка выполнена из медной трубки, а сердечник - гофрированным, с толщиной стальной стенки трубки змеевика, равной глубине проникновения в нее электромагнитной волны, и соосно установлен внутри медной трубки, при этом между медной трубкой и стальным сердечником размещен слой диэлектрика.

Группа изобретений относится к индукционным устройствам доставки аэрозоля. Устройство доставки аэрозоля содержит композицию предшественника аэрозоля и квазирезонансный обратноходовой преобразователь, выполненный с возможностью вызывать испарение компонентов композиции предшественника аэрозоля с получением аэрозоля.

Индукционный нагреватель текучих сред // 2770911

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат заключается в повышении надежности, а также в повышении эффективности индукционного нагревателя текучих сред.

Резонансная цепь для системы генерации аэрозоля // 2770618

Резонансная цепь для системы генерации аэрозоля содержит индуктивный элемент для индукционного нагрева токоприемной конструкции для нагрева материала, генерирующего аэрозоль, чтобы таким образом получать аэрозоль. Цепь также содержит переключающее устройство, которое при использовании переключается между первым состоянием и вторым состоянием для получения изменяющегося тока от источника постоянного напряжения и протекания тока через индуктивный элемент, чтобы вызвать индукционный нагрев токоприемной конструкции.

Резонансная цепь для системы генерации аэрозоля // 2770618

Вращающаяся система смешивания и индукционного нагрева и способ переработки асфальта с использованием этой системы // 2770195

Система переработки асфальта сформирована из нагревательного барабана и системы индукционного нагрева. Лопасти перемещают асфальт через нагревательный барабан, который одновременно нагревает асфальт вместе со стенкой нагревательного барабана.

Сусцептор в сборе для индукционного нагрева субстрата, образующего аэрозоль // 2768429

Настоящее изобретение относится к сусцептору в сборе для индукционного нагрева субстрата, образующего аэрозоль, к способу изготовления такого сусцептора в сборе, а также к изделию, генерирующему аэрозоль, содержащему субстрат, образующий аэрозоль. Сусцептор в сборе содержит первый сусцептор (10) и второй сусцептор (20).

Многослойный сусцептор в сборе для индукционного нагрева субстрата, образующего аэрозоль // 2767234

Группа изобретений относится к многослойному сусцептору в сборе для индукционного нагрева субстрата, а также к изделию, генерирующему аэрозоль. Многослойный сусцептор в сборе для индукционного нагрева субстрата, образующего аэрозоль, содержит по меньшей мере первый слой, содержащий первый материал сусцептора, второй слой, плотно присоединенный к первому слою, содержащий второй материал сусцептора, имеющий температуру Кюри ниже 500°С, и третий слой, плотно присоединенный ко второму слою, содержащий конкретный материал, компенсирующий напряжение, и имеющий конкретную толщину слоя, так что после плотного присоединения слоев друг к другу и/или после термообработки многослойного сусцептора в сборе третий слой прилагает растягивающее или сжимающее напряжение ко второму слою по меньшей мере в диапазоне температуры компенсации для противодействия сжимающему или растягивающему напряжению, прилагаемому первым слоем ко второму слою.

Электрически управляемая система, генерирующая аэрозоль, с трубчатым изделием, генерирующим аэрозоль, имеющая усовершенствованный поток воздуха // 2765425

Изобретение относится к электрически управляемой системе (1), генерирующей аэрозоль. Система содержит главный блок (3) и трубчатое изделие (2), генерирующее аэрозоль.

Мобильная индукционная установка для нагрева шпилек // 2762210

Изобретение относится к электротермии, а именно к передвижным электротермическим комплексам, в частности к мобильным индукционным установкам, и предназначено для нагрева шпилек при монтаже или демонтаже крышек цилиндров паровых и газовых турбин на ТЭЦ, ГРЭС, АЭС, ГЭС, а также для монтажа или демонтажа насосов и компрессоров, в которых используется подобный крепеж.

Устройство индукционного нагрева жидкостей проточного типа // 2759438

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для индукционного нагрева жидкостей, в том числе на объектах нефтегазовой, химической и других отраслей промышленности, где производится транспортировка по трубопроводу вязких многокомпонентных жидкостей. Устройство состоит из теплообменника с индукционным нагревателем, подключенным к устройству преобразования и управления, теплообменник представляет собой заключенные в механически прочный электрически непроводящий кожух n≥1 труб прямоугольного сечения, расположенных параллельно в потоке нагреваемой жидкости в один ряд вплотную друг к другу протяженными сторонами, а индукционный нагреватель представляет собой n≥1 ленточных индукторов, электрически изолированных с обеих сторон, каждый из которых охватывает внешнюю поверхность соответствующей n-й трубы теплообменника одним поперечным витком, причем ленточные индукторы на всех трубах теплообменника электрически соединены последовательно так, что токи ленточных индукторов у расположенных вплотную стенок соседних труб направлены в одну сторону.

Проточный индукционный нагреватель текучих сред // 2773671

Изобретение относится к области электротехники, а именно, к проточному индукционному нагревателю текучих сред и может быть использовано в устройствах электрического нагрева жидкости в различных отраслях промышленности. Улучшение теплообменных характеристик нагревателя, а также повышение химической и биологической защиты является техническим результатом изобретения, который достигается за счет того, что проточный индукционный нагреватель текучих сред содержит гофрированный сердечник, выполненный из тонкостенной нержавеющей стали в виде трубчатого змеевика, и медный индуктор, покрытый слоем диэлектрического материала с нейтральными биологическими и химическими свойствами, который соосно размещен внутри трубки змеевика, при этом концы сердечника из нержавеющей стали соединены друг с другом проводником. 3 ил.