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。

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？

据烟草工艺学术交流报道，近期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。

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。

图 加热片采样点在300℃时，不同材料组合时温度场分布

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

图 三种不同烟杯直径的加热片磁场温度场和升温曲线

来源：烟草工艺学术交流

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