電磁感應(yīng)加熱技術(shù)在中藥煎煮機上的應(yīng)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(shè)備，已經(jīng)在醫(yī)院、藥店、診療機構(gòu)得到了廣泛應(yīng)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(dǎo)速度慢，熱轉(zhuǎn)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(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電阻加熱技術(shù)，克服了以上缺點，實現(xiàn)了節(jié)能、高效、智能、環(huán)保。

關(guān)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(biāo)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(nèi)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(shè)備，已經(jīng)在國內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。已經(jīng)成為各大醫(yī)院煎煮中藥的常用設(shè)備。生產(chǎn)廠家也達到了幾十家，國內(nèi)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(jù)設(shè)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(nèi)來傳導(dǎo)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(zhuǎn)化成熱能，散失到空氣中，導(dǎo)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(shè)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(jù)測算，傳統(tǒng)電阻絲加熱方式的傳導(dǎo)熱效率是60%左右，其他能量都消耗在熱傳導(dǎo)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(yīng)加熱技術(shù)原理和現(xiàn)狀

而電磁感應(yīng)加熱技術(shù)的基礎(chǔ)是利用高頻電磁感應(yīng)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(zhuǎn)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(chǎn)生交變磁場；磁場的磁力線通過金屬材料時產(chǎn)生強大的無數(shù)的感應(yīng)電流，即小渦流，導(dǎo)致金屬材料自行高速發(fā)熱，從而達到加熱金屬反應(yīng)釜內(nèi)物料的目的。它的能量轉(zhuǎn)化方式如圖1所示：

電磁感應(yīng)加熱技術(shù)已經(jīng)非常成熟，廣泛的應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域和民用設(shè)備中。國外從19世紀20年代開始研究并應(yīng)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(shù)到自主研發(fā)，已經(jīng)成為電磁加熱技術(shù)應(yīng)用比較廣泛的國家，尤其是民用設(shè)備上，例如電磁爐等小家電產(chǎn)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(shù)與電磁感應(yīng)加熱技術(shù)對比

據(jù)測算，電磁感應(yīng)加熱技術(shù)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)與自動控制系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 電磁加熱圈的設(shè)計

鑒于電磁加熱技術(shù)已經(jīng)非常成熟，只需設(shè)計好結(jié)構(gòu)，設(shè)計好控制系統(tǒng)，使之與中藥煎煮機主反應(yīng)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(jù)電磁感應(yīng)加熱的特點來設(shè)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(yīng)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(shè)計功率為2kw，電壓為220V。

根據(jù)電磁感應(yīng)原理制作了電磁加熱圈鑲嵌在反應(yīng)釜的下半部。反應(yīng)釜下半部使用特殊材質(zhì)的不銹鋼作為反應(yīng)釜桶壁材料。這樣設(shè)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(shè)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(jīng)整流電路得到脈動的直流電，經(jīng)濾波電路得到穩(wěn)定的直流電，然后經(jīng)過逆變電路輸出一個2～4萬Hz高頻交流電經(jīng)諧振槽路對負載進行加熱。

2.3 自動控溫、調(diào)節(jié)功率設(shè)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(diào)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(diào)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(yīng)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(zhuǎn)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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