HNB电磁加热器具结构设计仿真分析_麦雪茄

电磁加热烟具的基本原理是高速变化的高频高压电流(即交变电流)通过感应线圈,产生变化的交变磁场,通过切割交变磁力线而在金属感应体上产生电涡流,通过载流子高速运动而产生热能,利用热能对物体进行加热。

HNB电磁加热器具结构设计仿真分析_麦雪茄

因此,在烟具结构设计上,核心部件主要有加热片、线圈、隔热部件(烟杯)等,从而带来以下问题:

*加热片用什么材料比较合适?

*隔热部件用什么材料好?

*线圈多少匝最优?

*烟杯直径多大升温最快?

烟草工艺学术交流报道,烟草行业工艺重点实验室李斌博士团队与云南中烟、昆明理工大学的自动化团队合作,选用COMSOL Multiphysics仿真软件开展不同结构尺寸、材质的微型加热器在空载传热过程中,电磁加热烟具电磁场、温度场等多物理场仿真分析。

HNB电磁加热器具结构设计仿真分析_麦雪茄

加热部分结构设计示意图

仿真分析结果显示:

*加热片:材料为低碳钢,平均温度较高,铁镍合金、坡莫合金平均温度略低,但各部位温差较小;

*隔热部件:采用PEEK材料时,杯体外部温度较低,隔热效果较好;

*线圈匝数:数量越多升温时间越短,所需能量越少,但在有限空间内12匝基本接近上限,匝数选择12匝最合适;

*烟杯直径:不同烟杯直径升温时间接近,都能满足要求,但随着烟杯直径变大,发热效率在降低。

HNB电磁加热器具结构设计仿真分析_麦雪茄

图 加热片采样点在300℃时,不同材料组合时温度场分布

HNB电磁加热器具结构设计仿真分析_麦雪茄

图 线圈丝直径均为0.98mm时,三种不同线圈匝数时加热片磁场温度场和升温曲线

HNB电磁加热器具结构设计仿真分析_麦雪茄

图 三种不同烟杯直径的加热片磁场温度场和升温曲线

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