中频感应热水锅炉制造技术

本实用新型专利技术涉及一种采用电能的热水锅炉。它包括锅壳、底座、用电能的加热器、热交换器，用电能的加热器和热交换器安装在锅壳内，锅壳设置在底座上，其特征是：热交换器为钢管圈螺旋管体，设有铜管圈成螺旋状的感应加热器，感应加热器套在热交换器外，热交换器内侧有钢管增磁储能铁芯和通水管，在底座有回水箱。本采用电能热水锅炉加热效率高达９６％、功率大达数千千瓦。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种采用电能的热水锅炉。现有的采用电能的热水锅炉为电阻加热锅炉，电阻加热锅炉经过传热介质间接加热，加热效率低，根据公知的资料，低于90％，功率不大于500KW，另外有漏电的危险。本技术的目的是提供一种加热效率高、功率大的采用电能为热源的热水锅炉，其热效率可达96％。本技术的采用电能的热水锅炉采取下述结构，它包括锅壳、底座、用电能的加热器、热交换器，用电能的加热器和热交换器安装在锅壳内，锅壳设置在底座上，锅壳内有一保温隔音层或夹层水套，其特征是所说的热交换器为锅炉钢管圈成径向最少一层的螺旋管体，组成螺旋管的锅炉钢管环在螺旋管的轴向和径向叠压在一起；所说的加热器是作为感应线圈的感应加热器，感应加热器是横截面为矩形的铜条或铜管圈成螺旋状，一般功率小于50KW的采用铜条，功率等于大于50KW的为铜管，铜管中通冷却水，感应加热器套在热交换器外，感应加热器与热交换器之间有间隔，间隔一般为0.1-5cm，为了增加可靠性，可在间隔中填充绝缘材料构成绝缘层，绝缘层的厚度根据绝缘要求确定，随功率的增大而增大，感应加热器的铜条环或铜管环之间相互分隔开；在热交换器内侧还设置着以锅炉钢管为材料的增磁储能铁芯；在热交换器的内侧中部一般在中心设置着顺着热交换器轴线的通水管；在底座内设置着回水箱，回水箱与回水管口和排污管口接通；通水管与回水箱联接通，热交换器与通水管直接或间接连接通并与出水管口连接通。设感应加热器的外直径为Dg，内直径为Dn热交换器的外直径为Dr，热交换器的壁厚为b，感应加热器内径与热交换器的外直径之间的间隙为C；Dn＝Dr+2C，Dg根据电磁理论，Φ＝μn2s÷L式中Φ为感应加热器产生的磁通量，根据所须的电功率由电工公式确定，μ为介质系数，n为感应加热器螺线管的圈数，s为感应加热器的横向面积。本采用电能的热水锅炉的增磁储能铁芯与热交换器的配合结构有多种形式，下面列出主要的四种一、将径向多层螺旋管的热交换器和中心通水管作为增磁储能铁芯，热交换器为多层螺旋管径向叠压在一起，这种结构的热交换器具有增磁储能功能，实际上也是具有通水储水功能的增磁储能铁芯，特别是当热交换器为多层螺旋管径向叠压在一起并为热交换器半径的1/2以上时，增磁储能功能更为明显。二、增磁储能铁芯是以中心通水管为内圈若干直径依次增大并依次相套的锅炉钢管组合体，相套的锅炉钢管的两端由端板封住，相套的锅炉钢管之间有环形间隔，环形间隔中在半径方向有一径向隔板隔开，防止水在同一层环形间隔中形成闭合环流。从内数第一层环形间隔的上部靠径向隔板的一侧为便于理解设为右侧，在端板有与锅壳内的容水上腔相通的通口，在该环形间隔下部的径向隔板另一侧为便于理解设为左侧，外侧锅炉钢管有通向第二层环形间隔的通口，在第二层环形间隔的上部，靠径向隔板附近的右侧，外侧锅炉钢管有通向第三层环形间隔的通口，在第三层环形间隔的下部，靠径向隔板附近的左侧，有通向第四层环形间隔的通口，以此类推，在最外一环形间隔的上部的端板，有与热交换器相通的通水管。三、增磁储能铁芯为塞满热交换器内侧的锅炉钢管组合体，锅炉钢管的方向与热交换器螺旋管的轴向相同，这种结构的增磁储能铁芯的锅炉钢管两端相通，具有通水管的功能取代了通水管，与之相配的热交换器的螺旋管在半径方向的叠层厚度，小于热交换器半径的二分之一。四、一层外感应加热器的螺线管套在最少一层的外热交换器的螺旋管外，另有一内感应加热器和内热交换器隔一定距离设置在外感应加热器和最少一层的外热交换器内，内外热交换器在径向一般为一至四层，在外热交换器与内感应加热器之间设有间隔，间隔一般为4-15cm，根据功率可增大该间隔，为了增加绝缘安全可靠性，可在间隔中填充绝缘材料构成绝缘层；这种组合结构，起增磁储能铁芯作用的主要是热交换器轴线的通水管，其次是内热交换器，设外感应加热器和外热交换器的外直径分别为Dg1与Dr1，内感应加热器和内热交换器的外直径分别为Dg2与Dr2，Dg1，Dg2，根据互感系数M＝r2nμ0π而确定。上述采用电能的热水锅炉的锅壳可分为两瓣或多瓣结构，便于打开锅壳维修。上述采用电能的热水锅炉的锅壳可设置成单层或外壳和内壳双层结构，对于双层结构的锅壳，外壳与内壳之间构成夹层水套，夹层水套用管道与补水管联接通，夹层水套的下部与回水箱相通。锅壳为两瓣或多瓣结构的，各瓣之间用管道经绝缘的软接头连接通。上述的采用电能的热水锅炉，在底座设置着出水箱，出水箱设置在热交换器与出水管口之间并与热交换器和出水管口相通。上述采用电能的热水锅炉，进水管口和出水管口经绝缘的软接头与进水管和出水管连接。锅壳与底座之间设置着绝缘层，上述绝缘层和绝缘软接头是防止漏电保证用电安全，同时保持设计磁场的完整性。对于功率大于50KW的采用电能的热水锅炉，采用铜管的感应加热器，在感应加热器设置进水口和出水口。进水口与水源联接通用流水冷却感应加热器。可在上述的本采用电能的热水锅炉可配置功率相匹配的中频电源装置。本采用电能的热水锅炉的工作原理是这样的，当中频电流通过感应加热器时，根据电磁感应定律，在感应加热器的周围和钢管热交换器特别是增磁储能铁芯中产生与其垂直的交变磁场，在此交变磁场的作用下，在增磁储能铁芯的锅炉钢管的管壁中产生与锅炉轴线同向的交变的环形涡流，环形涡流又产生交变的磁场，产生的交变磁场的方向总是与增磁储能铁芯中的磁场的方向相反；同时在感应加热器交变磁场的作用下，在热交换器产生沿着钢管管壁的交变电流；热交换器的一部分或全部作为增磁储能铁芯时，产生与锅炉钢管环接近垂直的磁场和沿锅炉管环的电流，在增磁储能铁芯的交变电流产生热，以热能的形式储存在增磁储能铁芯中，当感应加热器通电电流为I时，随之建立起很强的磁场，同时增磁储能铁芯开始磁化，它的功dA＝HdB，其中dB是磁感应强度的增量，增磁储能铁芯被强磁场作用后的温升ΔT＝μ0w(M2-Ms2)/2Cm，Ms为磁化强度值，w为分子场系数，M为自感应值，H为磁场强度，Cm为热容，μ0真空中的介质系数，热交换器的锅炉钢管产生的交变电流产生热加热热交换器中的水；在热交换器的锅炉钢管因有极分子的水分子在交变磁场的作用下摆动也产生热。本技术利用了中频交变电流在导体中流动的趋肤效应，感应加热器中的交变电流集中在感应加热器的管壁，便于采用管壁厚度与趋肤深度相当的热交换器，使得热交换器中的交变感应电流加热层直接与被加热的水接触，减少电能的损耗；由于电磁感应的圆环效应和邻近效应，在感应加热器中的电流向感应加热器的内侧集中，所以感应加热器内侧管壁的电流密度大于外侧管壁的电流密度，有利于对热交换器的加热；铁质的锅壳和底座将感应加热器和热交换器及增磁储能铁芯包住，将它们产生的磁场很好地屏蔽，锅壳成为感应加热器外侧磁路的主要部分，在锅壳的内壳中产生垂直于锅壳的环形交变电流，环形交变电流产生的热加热水夹套中的水。接通电源一段时间，增磁储能铁芯储存的能量释放，本采用电能的热水锅炉的样机，在接通电源两小时后释放能量，水温在短时间内显著升高，本技术利用了增磁储能铁芯储存的能量，热效率高，经测试，本采用电能的热水锅炉的样机热效率达96％，本申请文件中的各实施例在结构上比样机更为完善，很显然，热效率应高于96％。本采用电能的热水锅炉，被本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中频感应热水锅炉，它包括锅壳、底座、用电能的加热器、热交换器，用电能的加热器和热交换器安装在锅壳内，锅壳设置在底座上，锅壳内有一保温隔音层或夹层水套，其特征是：所说的热交换器为锅炉钢管圈成径向最少一层的螺旋管体，组成螺旋管的锅炉钢管环在螺旋管的轴向和径向叠压在一起；所说的加热器是作为感应线圈的感应加热器，感应加热器是横截面为矩形的铜条或铜管圈成螺旋状，感应加热器套在热交换器外，感应加热器与热交换器之间有间隔或绝缘层，间隔或绝缘层为０．１－５ｃｍ，感应加热器的铜条环或铜管环之间相互分隔开；在热交换器内侧还设置着以锅炉钢管为材料的增磁储能铁芯；在热交换器的内侧中部设置着顺着热交换器轴线的通水管；在底座内设置着回水箱，回水箱与回水管口和排污管口接通；通水管与回水箱联接通，热交换器与通水管直接或间接连接通并与出水管口连接通。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐寿海，
申请(专利权)人：唐寿海，
类型：实用新型
国别省市：14[中国|山西]