一种基于并联谐振原理的交变电磁场发生装置的制作方法

本发明涉及发电、石油及其他使用换热设备的工业领域，特别是涉及一种基于并联谐振原理的交变电磁场发生装置。

背景技术

在发电、化工和石油等领域，循环冷却介质在换热管壁上的结垢现象，对工业生产中的换热设备危害极大，在长年使用后，换热管内会产生大量的污垢，导致换热效率下降，造成能源浪费，甚至设备损坏，带来一系列的经济和技术问题。为解决结垢问题，传统的除垢方法主要是化学除垢法，此类方法效果较好，但缺点是使用成本高，需要大量的化学药剂，而且要配备大量的专业人员进行操作，还会对环境造成严重的污染；电磁除垢法运行成本低，无污染，使用简单，见效快。

电磁场抑垢的效果主要体现以下两个方面:

1、在电磁场的处理下，介质中的正离子和负离子都会受到洛伦兹力的作用，但是两种离子的洛伦兹力的方向是相反的，正、负离子在洛伦兹力的作用下沿着相反的方向做圆环运动，这就大大增加了离子碰撞的几率，离子碰撞后结合成沉淀颗粒。这个过程会使介质中产生大量微小的颗粒，这样的小颗粒容易随着水流冲走，不易粘附在换热面上，造成污垢的堆积。相反，如果没有磁场的作用，离子容易被吸附到晶体表面和换热器便面，晶体会逐渐变大从而形成大的污垢颗粒，并牢牢的粘附在换热面上，造成换热效率下降；

2、以最常用到的介质水及caco3垢为例，在磁场的作用下水分子的团簇会发生变化。在一般的条件下：水分子是以团簇的形式存在的，就是多个水分子在氢键的作用下连接在一起，形成分子团簇，由于水是极性分子，经过电磁场处理时，水产生力的作用，使得分子各自散开，团簇变小或消失，水分子团簇变小会促进水的溶解能力，增加对caco3颗粒的溶解量，如果水的硬度较小，经过磁处理后的水还可以溶解一部分已经存在的水垢，从而体现出抑垢的效果。

根据电磁感应定律可知，在永磁条件下，离子受到的感应力来自水流沿垂直于磁场方向流动而感生出来的，而电磁场的优势是产生高频率的交变磁场。以1khz的电磁场为例，磁场方向在1秒内可以变化1000次，那么离子受到的感应力来自磁场方向的变化，这个感应力的强度要比永磁条件下大几千甚至几万倍，大量的实验研究也印证了这个结论。如果可以在实现高频率的同时实现高磁场强度，那么离子受到的感应力会进一步增加，所以电磁场处理器的优势在于磁处理效率高。

目前，普遍使用的交变磁场发生装置的原理如图1所示，逆变器产生频率可调的交流电压，线圈是用铜线绕制成的单层螺线管，将逆变器直接连接到螺线管上，用交流电压直接驱动线圈，在螺线管内部产生一定频率的交变电磁场，这种装置虽然也能产生交变电磁场，但是磁场强度很弱，最高只能达到30gs。

磁场弱的原因主要有两个：

1.单层线圈导致磁场强度弱；

2.由于线圈在电流电路中工作时存在感抗，感抗会阻碍电流流过线圈，使线圈中的电流限制在一个很小的值，磁场强度和电流是成正比的，电流小所以磁场弱。

根本原因还是由于感抗的问题，交流电路中线圈的感抗计算如公式1所示，其中ω是逆变器产生的交流电压的角频率，l是线圈的电感值，线圈的层数越多线圈的电感值越大，就会导致感抗增加，最终导致线圈中流过的电流更小，磁场强度更弱了。

技术实现要素：

本发明针对交变电磁场发生装置的现有问题及改进需求，创造性的引入并联谐振原理，设计了一种基于并联谐振原理的交变电磁场发生装置，通过电容的容抗与感抗相互抵消，解决了感抗问题，使感抗消失，从而打破电感对线圈中电流的限制，大幅度提高磁场强度，目前电磁场强度最高可以达到2000gs，如果线圈选择阻抗更低的导体，磁场强度可以达到更高水平，且没有上限，这也是该装置的优势所在。

为实现本发明目的采用的技术方案：一种基于并联谐振原理的交变电磁场发生装置，其包括：电压/电流可调的直流电源、逆变器、谐振电容、磁场发生器，其特征是，所述的磁场发生器包括内管1和导线3，在所述的内管1外壁上设有由导线3缠绕形成线圈绕组，并分别从两端引出接点，分别为磁场发生器第一引出接点和磁场发生器第二引出接点，所述电压/电流可调的直流电源与逆变器电连接，所述的逆变器包括两个输出点，分别为逆变器第一输出点和逆变器第二输出点，所述的磁场发生器第一引出接点与逆变器第一输出点电连接，所述的磁场发生器第二引出接点与逆变器第二输出点电连接，所述的磁场发生器和谐振电容并联电连接。

所述的内管1材料为非导体材料圆形或非圆形管。

还包括制冷机、传感器、制冷保护器，在所述的内管1外壁上设有由导线3缠绕形成线圈绕组外侧设有外管2，所述的外管2与内管1间形成封闭腔体，外管2外侧两端分别设有入口和出口，所述的封闭腔体内设有冷却液4，所述的冷却液4由入口进入封闭腔体，由出口离开封闭腔体，所述的外管2入口与制冷机出口通过管路连接，所述的外管2出口与接制冷机入口通过管路连接，在所述的外管2出口连接接制冷机入口连接管路上设有传感器，所述的传感器与制冷保护器电连接，所述的制冷保护器与电压/电流可调的直流电源电连接。

所述的导线3材料为低阻抗金属导线。

所述的外管2材料为非导体材料圆形或非圆形管。

所述的传感器为流量或温度传感器。

本发明一种基于并联谐振原理的交变电磁场发生装置的有益效果体现在：

1.一种基于并联谐振原理的交变电磁场发生装置抑垢优势非常明显，该装置的能耗极小，可以忽略不计，一次性安装完成后就可以连续工作，不需要人为操作，无排放，无污染，不仅可以为企业节约大量的成本，同时不会对环境造成任何的破坏；

2.一种基于并联谐振原理的交变电磁场发生装置得以应用后，可以使换热设备的寿命延长2-3倍，大大节约生产成本。

附图说明

图1是普遍使用的磁场发生装置原理图；

图2是一种基于并联谐振原理的交变电磁场发生装置基本结构图；

图3是一种基于并联谐振原理的交变电磁场发生装置中的磁场发生器结构图。

图中：1.内管，2.外管，3.导线，4.冷却液，5.接受磁处理的物质。

具体实施方式

以下结合附图2和图3及优选实施方式对本发明作进一步详细说明，此处所描述的优选实施方式仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图2和图3，一种基于并联谐振原理的交变电磁场发生装置，其包括：电压/电流可调的大功率直流电源、逆变器、导线、谐振电容、磁场发生器、制冷机、传感器、制冷保护器，其特征是，所述的磁场发生器包括内管1和导线3，在所述的内管1外壁上设有由导线3缠绕形成线圈绕组，并分别从两端引出接点，分别为磁场发生器第一引出接点和磁场发生器第二引出接点，所述电压/电流可调的直流电源与逆变器电连接，所述的逆变器包括两个输出点，分别为逆变器第一输出点和逆变器第二输出点，所述的磁场发生器第一引出接点与逆变器第一输出点电连接，所述的磁场发生器第二引出接点与逆变器第二输出点电连接，所述的磁场发生器和谐振电容并联电连接。在所述的内管1外壁上设有由导线3缠绕形成线圈绕组外侧设有外管2，所述的外管2与内管1间形成封闭腔体，外管2外侧两端分别设有入口和出口，所述的封闭腔体内设有冷却液4，所述的冷却液4由入口进入封闭腔体，由出口离开封闭腔体，所述的外管2入口与制冷机出口通过管路连接，所述的外管2出口与接制冷机入口通过管路连接，在所述的外管2出口连接接制冷机入口连接管路上设有传感器，所述的传感器与制冷保护器电连接，所述的制冷保护器与电压/电流可调的直流电源电连接。

使用时首先启动制冷系统，使冷却液流入外管2与内管1间形成封闭腔体，然后打开激励电源，设置好频率和电压或电流，在磁场发生器的内管1中会产生相应频率和相应强度的交变电磁场，然后把要接受磁处理的物质，通入磁场发生器内管1内腔，整个装置就启动完成了，需要接受磁处理的物质可以是液体或固体等各类物质。制冷机将制冷后的低温冷却液通过循环泵输入磁场发生装置后为装置降温，换热后输出的冷却液流过流量传感器、温度传感器后返回到制冷机中进行冷却。冷却保护器的主要能是当冷却系统出现故障后，产生报警信号且关闭磁处理装置的运行。当冷却液断流或制冷机故障造成冷却液温度过高时，如果磁场装置继续运行，会造成线圈绕组温度过高烧坏或起火的问题，冷却保护器可以在检测到设备故障后，停止磁处理器的供电，有效避免设备损坏和事故的发生。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应该视为本发明的保护范围。