一种电磁感应加热体及含其的电磁感应采暖加热器的制作方法

本发明属于电采暖技术领域，具体地，本发明涉及一种电磁感应加热体及含其的电磁感应采暖加热器。

背景技术：

电磁感应采暖加热器是一种利用电磁感应的原理进行采暖的装置。其主要工作原理是，由驱动控制单元为缠绕在供暖水管上的线圈提供高频交流电(20000hz以上)，在线圈中部的空间中形成高频变化的磁场，在水管管壁的金属材料中形成无数涡电流，产生热量，从而快速加热管路中的采暖循环水。

与其它采暖设备相比，由于直接快速加热供暖管路，电磁感应采暖加热器具有热耗散少、加热效率高、方便快速启停等优点。然而，循环水在管内流动时，其温度分布并不均匀。位于流道外部的流体会首先被加热，热量再通过对流换热逐渐扩散到流道中部。在流道中心部位的主体水流温度依然较低(仅仅略高于入口温度)的情况下，靠近管壁的流体温度会剧烈升高。对于功率较大的电磁采暖加热器，靠近管壁的流体温度甚至可以迅速达到沸点，在管壁上形成水蒸气气泡甚至气膜，导致传热系数突然变小，传热效果急剧恶化，热量无法及时被流体带走，在流道温度无法及时升高的同时，管壁金属材料的温度却迅速升高，严重的可以造成材料高温破坏。

现有技术方案主要通过监测管壁的温度进行过温保护。当管壁温度接近水的沸点时，控制系统会切断线圈电源。这种方法可以有效防止管壁汽化，保护管壁材料。但由于高频电磁感应线圈加热管壁的速率显著快于热量从外层流体传递到流道中心的速率，在外层流体的温度已经接近沸点时，管路主体的水温可能还很低，因此，仅有过温保护控制的系统会造成在平均出口温度升高有限的情况下，电磁感应加热器就经常被迫频繁、长时间停止工作，导致电磁感应采暖技术无法充分发挥其加热速率高的优势。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种电磁感应加热体，该加热体使用管内插入物提高循环水出口温度与电磁感应采暖加热器加热速率的方法，通过在管流中引入径向流动，使得中心与边界流体充分混合，均匀加热全部流体，从而降低过温保护启动频率。

为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种电磁感应加热体，所述电磁感应加热体包括加热水管2，加热水管2的管壁为金属水管壁3，在金属水管壁3上设置绝缘材料层4，在绝缘材料层4上设置高频感应线圈5，在高频感应线圈5外侧设置若干条导磁体7，在加热水管2的管内流动空间中设置管内插入物1。

优选地，所述管内插入物1为纽带式插入物、静态混合器、锥形环、星形插入物或螺旋弹簧。

优选地，若干条导磁体7的数量至少为四条(导磁体数量还可以视功率大小为四条、六条、八条等)，在高频感应线圈5上均匀设置。

本发明还提供了一种电磁感应采暖加热器，所述电磁感应采暖加热器包括上述的电磁感应加热体。

进一步地，所述电磁感应采暖加热器还包括采暖散热器11，所述采暖散热器11与电磁感应加热体形成热传递循环回路，在该热传递循环回路上设置循环水泵12；电磁感应加热体的高频感应线圈5与驱动及控制单元8连接，驱动及控制单元8连接交流电输入源9。

本发明在电磁感应加热体中引入用于混合流体和强化传热的管内插入物，并在加热水管的端部设置管内插入物安装孔6，可以使管内插入物固定于管道下方(固定式)或与管道下部的轴承连接(自旋式)。

管内插入物是一类用于强化管内单向流传热的部件。优选地，管内插入物包括纽带式(固定式或自旋式)、静态混合器、锥形环、星形插入物、螺旋弹簧等多种类型。管内插入物的导流或自旋会让流体出现旋转，在轴向流动(一次流)的基础上引入径向流动(二次流)，产生涡流，使得管内中心流道流体和壁面流体充分径向混合，减小边界层厚度，加强流体间传热，增加流动距离，加速将管壁附近流体吸收的热量传递至流道中心，实现全部流体的快速整体均匀加热。相比于光管流，安装有管内插入物的管道可以拥有高得多的换热系数，同时可以避免壁面流体汽化，出现传热恶化和温度飞升的现象。

安装有管内插入物的电磁感应加热体可以获得高得多的加热功率。一方面，通过降低壁面附近流体的温度，可以提高传热温差，从而提高换热量；另一方面，在加热功率不变的情况下，可以减慢壁面部分流体升温的时间，从而推迟汽化出现的时间、延长单次加热周期中的加热时长。这样可以减少单位时间内过温保护启动的次数，提高时均加热功率。因此，管内插入物可以实现提高电磁感应加热器整体加热速率的功能。

通过选择合适的管内插入物类型与型号，可以在流动阻力增加有限的情况下，大幅提高传热系数，降低壁面温度，提高传热温差的同时，避免频繁启动过温保护。从而可以充分发挥电磁感应加热能够迅速提高管壁温度的优势，大幅提高电磁感应采暖加热器的加热效率。可以在很短的时间内，迅速完成全部采暖循环水的加热，大幅提升产品性能。

使用管内插入物增强电磁感应采暖加热器的流体混合，提高整体加热效率，降低过温保护启动频率。

附图说明

图1为本发明电磁感应加热体的结构示意图；

图2为图1的a-a向视图；

图3为本发明电磁感应采暖加热器的结构示意图；

附图标记：

1-管内插入物；2-加热水管；3-金属水管壁；4-绝缘材料；5-高频感应线圈；6-管内插入物安装孔；7-导磁体；8-驱动及控制单元；9-交流电输入源；10-电磁感应加热体；11-采暖散热器；12-循环水泵。

具体实施方式

本说明书中公开得任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或者类似特征中的一个例子而已。所述仅仅是为了帮助理解本发明，不应该视为对本发明的具体限制。

下面以附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

如图1-图2所示，一种电磁感应加热体，所述电磁感应加热体包括加热水管2，加热水管2的管壁为金属水管壁3，在金属水管壁3外设置绝缘材料层4，在绝缘材料层4外设置高频感应线圈5，在高频感应线圈5外侧设置四条导磁体7，在加热水管2的管内流动空间中设置管内插入物1。

所述管内插入物1为纽带式插入物。

四条导磁体7在高频感应线圈5上均匀设置。

本发明在电磁感应加热体中引入用于混合流体和强化传热的管内插入物，并设置管内插入物安装孔6，可以使管内插入物固定于管道下方(固定式)或与管道下部的轴承连接(自旋式)。

实施例2

如图3所示，一种电磁感应采暖加热器，所述电磁感应采暖加热器包括实施例1的电磁感应加热体10。

所述电磁感应采暖加热器还包括采暖散热器11，所述采暖散热器11与电磁感应加热体10形成热传递循环回路，在该热传递循环回路上设置循环水泵12；电磁感应加热体与驱动及控制单元8连接，驱动及控制单元8连接交流电输入源9。

管内插入物应按照具体管道直径、流速选择合适的类型与规格型号，需在尽量少地增加流动阻力的前提下获得更好的流体混合效果。

管内插入物应安装在电磁感应加热体的竖直水管内部，沿轴向延伸，在管道下部或管路中间固定或连接。

管道外包裹一层绝缘材料，如环氧树脂等。

绝缘材料外层缠绕高频电磁感应线圈，与驱动控制单元相连。

线圈外贴合导磁体，用于引导和聚集磁场。

经过电磁感应加热体加热的流体进入采暖散热器，散热后重新回到采暖加热器进行加热。

循环水量与流速需经过优化设计。可通过算法，按照实际情况进行实时调节与控制，达到流场的实时最优。

当循环水温升高到设定温度区间上限(略高于供暖温度)时，系统将停机，直到温度下降到设定温度区间下限重新启动。

当管壁温度升高到略低于沸点的某一温度时，系统将启动过温保护，切断线圈电源，直到温度下降到过温保护温度以下。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。