電磁加熱煙具的基本原理是高速變化的高頻高壓電流（即交變電流）通過感應(yīng)線圈，產(chǎn)生變化的交變磁場，通過切割交變磁力線而在金屬感應(yīng)體上產(chǎn)生電渦流，通過載流子高速運(yùn)動而產(chǎn)生熱能，利用熱能對物體進(jìn)行加熱。

因此，在煙具結(jié)構(gòu)設(shè)計上，核心部件主要有加熱片、線圈、隔熱部件（煙杯）等，從而帶來以下問題：

*加熱片用什么材料比較合適？

*隔熱部件用什么材料好？

*線圈多少匝最優(yōu)？

*煙杯直徑多大升溫最快？

據(jù)煙草工藝學(xué)術(shù)交流報道，煙草行業(yè)工藝重點(diǎn)實驗室李斌博士團(tuán)隊與云南中煙、昆明理工大學(xué)的自動化團(tuán)隊合作，選用COMSOL Multiphysics仿真軟件開展不同結(jié)構(gòu)尺寸、材質(zhì)的微型加熱器在空載傳熱過程中，電磁加熱煙具電磁場、溫度場等多物理場仿真分析。

加熱部分結(jié)構(gòu)設(shè)計示意圖

仿真分析結(jié)果顯示：

*加熱片：材料為低碳鋼，平均溫度較高，鐵鎳合金、坡莫合金平均溫度略低，但各部位溫差較小；

*隔熱部件：采用PEEK材料時，杯體外部溫度較低，隔熱效果較好；

*線圈匝數(shù)：數(shù)量越多升溫時間越短，所需能量越少，但在有限空間內(nèi)12匝基本接近上限，匝數(shù)選擇12匝最合適；

*煙杯直徑：不同煙杯直徑升溫時間接近，都能滿足要求，但隨著煙杯直徑變大，發(fā)熱效率在降低。

圖?加熱片采樣點(diǎn)在300℃時，不同材料組合時溫度場分布

圖?線圈絲直徑均為0.98mm時，三種不同線圈匝數(shù)時加熱片磁場溫度場和升溫曲線

圖?三種不同煙杯直徑的加熱片磁場溫度場和升溫曲線