电磁感应加热技术在中药煎煮机上的应用

2017-04-11许光明李明森于振华

农业与技术 2017年5期

关键词：效率

许光明　李明森　于振华

摘要：中药煎煮机作为一种替代传统煎煮中药模式的设备，已经在医院、药店、诊疗机构得到了广泛应用。但是，现在使用的中药煎煮机普遍采用电阻加热，普遍存在热传导速度慢，热转化效率低、使用年限短等问题，本项目研究采用电磁加热技术代替传统的电阻加热技术，克服了以上缺点，实现了节能、高效、智能、环保。

关键词：中药煎煮机；电阻加热；电磁加热；效率

中图分类号：S-3 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20170332017

1 中药煎煮机加热方式的研究

1.1 国内中药煎煮机加热方式现状

中药煎煮机作为一种新型、高效、卫生的煎煮中药的设备，已经在国内得到了广泛应用。已经成为各大医院煎煮中药的常用设备。生产厂家也达到了几十家，国内市场保有量达到了几十万台，加热方式采用的都是传统的电阻加热方式。根据设计的功率要求，在煎煮机底部缠绕电阻丝或者电加热圈作为加热源，通过金属底板接触，由外而内来传导热量。

1.2 电阻加热存在的问题

由于电阻通电过程中，自己也要消耗一部分电能转化成热能，散失到空气中，导致了周围工作环境温度升高，另外中药煎煮机作为使用频率很高的设备，电阻加热存在着加热速度慢、不均匀、使用寿命短、工作环境温度高等问题。据测算，传统电阻丝加热方式的传导热效率是60%左右，其他能量都消耗在热传导和空气热对流上了，因此电阻加热方式能量损耗是非常大的。

1.3 电磁感应加热技术原理和现状

而电磁感应加热技术的基础是利用高频电磁感应原理，通过整流电路将220V或380V交流电整流成直流电；再将直流电转化成频率为2～4万Hz的高频高压电流；电流流过线圈时会产生交变磁场；磁场的磁力线通过金属材料时产生强大的无数的感应电流，即小涡流，导致金属材料自行高速发热，从而达到加热金属反应釜内物料的目的。它的能量转化方式如图1所示：

电磁感应加热技术已经非常成熟，广泛的应用到工业领域和民用设备中。国外从19世纪20年代开始研究并应用到实际中，我国从20世纪50年代开始从国外引进、吸收电磁加热技术到自主研发，已经成为电磁加热技术应用比较广泛的国家，尤其是民用设备上，例如电磁炉等小家电产品上。具不完全统计，现在市场上的电磁炉的保有量都以亿来计算了。

1.4 电阻加热技术与电磁感应加热技术对比

据测算，电磁感应加热技术的热效率能够达到90%以上，而电阻加热只能达到60%左右，相对于传统电阻加热方式，使加热效率提高了30%左右。

与传统的电阻加热方式相比，电磁加热还具有加热速度快，热转化效率高，节能环保。使用寿命长，安全性高，可显著降低工作环境温度等优点。

2 电磁加热圈结构与自动控制系统的设计

2.1 电磁加热圈的设计

鉴于电磁加热技术已经非常成熟，只需设计好结构，设计好控制系统，使之与中药煎煮机主反应釜的配套合理，达到最佳的加热效果就可以了。

电磁加热圈是根据电磁感应加热的特点来设计的。加热线圈采用横截面积为4m2以上高温线，然后使用圆形绕法来缠线，与反应釜接触部分要用高温棉包住约20mm，再用玻璃丝带包裹一层，再缠绕线圈。线圈要用云母绕包玻璃纤维编织耐高温电缆，外部用一圈非金属护板作为外界绝缘层。绕线完成后要测量线圈功率和电感量，设计功率为2kw，电压为220V。

根据电磁感应原理制作了电磁加热圈镶嵌在反应釜的下半部。反应釜下半部使用特殊材质的不锈钢作为反应釜桶壁材料。这样设计有利于水上下对流的形成。如图2所示：

2.2 电磁加热圈控制电路设计

电磁加热圈电路控制原理如图3所示。

将220V/50Hz的民用电接入系统，经整流电路得到脉动的直流电，经滤波电路得到稳定的直流电，然后经过逆变电路输出一个2～4万Hz高频交流電经谐振槽路对负载进行加热。

2.3 自动控温、调节功率设计

电磁加热圈通过控制器与单片机控柜箱连接，来实现自动控温，自动调节功率输出等功能。进而达到节能环保，操作方便的效果。自动控制电路如图3所示。

3 对比试验

在对整机进行了安装调试后，用一台传统电阻加热方式的中药煎煮机和一台电磁感应加热方式的中药煎煮机在试验条件一致的情况下做了对比试验，试验条件如表1。

与传统的电阻加热方式相比，电磁加热比电阻加热具有加热速度快，热转化效率高，节能环保、使用寿命长，安全性高、可显著降低环境温度、改善工作条件等优点。是一种理想的加热源，未来必定会逐步取代电阻加热方式，成为中药煎煮机主流加热源。

参考文献

[1]谢杨彪.塑机螺杆电磁加热技术与开发[D].浙江海洋学院硕士论文，2013.

[2]宁继超.农用薄膜机组电磁加热系统研制[D].哈尔滨理工大学硕士论文，2011.