電磁感應加熱技術在中藥煎煮機上的應用

許光明　李明森　于振華

摘 要：中藥煎煮機作為一種替代傳統(tǒng)煎煮中藥模式的設備，已經在醫(yī)院、藥店、診療機構得到了廣泛應用。但是，現(xiàn)在使用的中藥煎煮機普遍采用電阻加熱，普遍存在熱傳導速度慢，熱轉化效率低、使用年限短等問題，本項目研究采用電磁加熱技術代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電阻加熱技術，克服了以上缺點，實現(xiàn)了節(jié)能、高效、智能、環(huán)保。

關鍵詞：中藥煎煮機；電阻加熱；電磁加熱；效率

中圖分類號：S-3 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170332017

1 中藥煎煮機加熱方式的研究

1.1 國內中藥煎煮機加熱方式現(xiàn)狀

中藥煎煮機作為一種新型、高效、衛(wèi)生的煎煮中藥的設備，已經在國內得到了廣泛應用。已經成為各大醫(yī)院煎煮中藥的常用設備。生產廠家也達到了幾十家，國內市場保有量達到了幾十萬臺，加熱方式采用的都是傳統(tǒng)的電阻加熱方式。根據設計的功率要求，在煎煮機底部纏繞電阻絲或者電加熱圈作為加熱源，通過金屬底板接觸，由外而內來傳導熱量。

1.2 電阻加熱存在的問題

由于電阻通電過程中，自己也要消耗一部分電能轉化成熱能，散失到空氣中，導致了周圍工作環(huán)境溫度升高，另外中藥煎煮機作為使用頻率很高的設備，電阻加熱存在著加熱速度慢、不均勻、使用壽命短、工作環(huán)境溫度高等問題。據測算，傳統(tǒng)電阻絲加熱方式的傳導熱效率是60%左右，其他能量都消耗在熱傳導和空氣熱對流上了，因此電阻加熱方式能量損耗是非常大的。

1.3 電磁感應加熱技術原理和現(xiàn)狀

而電磁感應加熱技術的基礎是利用高頻電磁感應原理，通過整流電路將220V或380V交流電整流成直流電；再將直流電轉化成頻率為2～4萬Hz的高頻高壓電流；電流流過線圈時會產生交變磁場；磁場的磁力線通過金屬材料時產生強大的無數(shù)的感應電流，即小渦流，導致金屬材料自行高速發(fā)熱，從而達到加熱金屬反應釜內物料的目的。它的能量轉化方式如圖1所示：

電磁感應加熱技術已經非常成熟，廣泛的應用到工業(yè)領域和民用設備中。國外從19世紀20年代開始研究并應用到實際中，我國從20世紀50年代開始從國外引進、吸收電磁加熱技術到自主研發(fā)，已經成為電磁加熱技術應用比較廣泛的國家，尤其是民用設備上，例如電磁爐等小家電產品上。具不完全統(tǒng)計，現(xiàn)在市場上的電磁爐的保有量都以億來計算了。

1.4 電阻加熱技術與電磁感應加熱技術對比

據測算，電磁感應加熱技術的熱效率能夠達到90%以上，而電阻加熱只能達到60%左右，相對于傳統(tǒng)電阻加熱方式，使加熱效率提高了30%左右。

與傳統(tǒng)的電阻加熱方式相比，電磁加熱還具有加熱速度快，熱轉化效率高，節(jié)能環(huán)保。使用壽命長，安全性高，可顯著降低工作環(huán)境溫度等優(yōu)點。

2 電磁加熱圈結構與自動控制系統(tǒng)的設計

2.1 電磁加熱圈的設計

鑒于電磁加熱技術已經非常成熟，只需設計好結構，設計好控制系統(tǒng)，使之與中藥煎煮機主反應釜的配套合理，達到最佳的加熱效果就可以了。

電磁加熱圈是根據電磁感應加熱的特點來設計的。加熱線圈采用橫截面積為4m2以上高溫線，然后使用圓形繞法來纏線，與反應釜接觸部分要用高溫棉包住約20mm，再用玻璃絲帶包裹一層，再纏繞線圈。線圈要用云母繞包玻璃纖維編織耐高溫電纜，外部用一圈非金屬護板作為外界絕緣層。繞線完成后要測量線圈功率和電感量，設計功率為2kw，電壓為220V。

根據電磁感應原理制作了電磁加熱圈鑲嵌在反應釜的下半部。反應釜下半部使用特殊材質的不銹鋼作為反應釜桶壁材料。這樣設計有利于水上下對流的形成。如圖2所示：

2.2 電磁加熱圈控制電路設計

電磁加熱圈電路控制原理如圖3所示。

將220V/50Hz的民用電接入系統(tǒng)，經整流電路得到脈動的直流電，經濾波電路得到穩(wěn)定的直流電，然后經過逆變電路輸出一個2～4萬Hz高頻交流電經諧振槽路對負載進行加熱。

2.3 自動控溫、調節(jié)功率設計

電磁加熱圈通過控制器與單片機控柜箱連接，來實現(xiàn)自動控溫，自動調節(jié)功率輸出等功能。進而達到節(jié)能環(huán)保，操作方便的效果。自動控制電路如圖3所示。

3 對比試驗

在對整機進行了安裝調試后，用一臺傳統(tǒng)電阻加熱方式的中藥煎煮機和一臺電磁感應加熱方式的中藥煎煮機在試驗條件一致的情況下做了對比試驗，試驗條件如表1。

與傳統(tǒng)的電阻加熱方式相比，電磁加熱比電阻加熱具有加熱速度快，熱轉化效率高，節(jié)能環(huán)保、使用壽命長，安全性高、可顯著降低環(huán)境溫度、改善工作條件等優(yōu)點。是一種理想的加熱源，未來必定會逐步取代電阻加熱方式，成為中藥煎煮機主流加熱源。

參考文獻

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