Компьютерное моделирование электротепловых процессов в установке индукционного нагрева на двух пространственных уровнях

Abstract

Предложены математическая модель и методика расчета электромагнитных и тепловых процессов в установках индукционного нагрева, учитывающие неравномерность распре деления плотности тока в витках индуктора. Проведен компьютерный расчет связанных электромагнитного и теплового процессов в индукционной установке для нагрева сыпучего материала, заполняющего объем стального реактора — емкости технологического назначения. Исследована динамика изменения температуры реактора и нагреваемого материала в интервале от 20 до 1000 °C при различных значениях частоты источника питания. Показана эффективность применения методики расчета электромагнитных процессов на двух пространственных уровнях при резком скин-эффекте в проводниках индуктора.

Запропоновано математичну модель та методику розрахунку електромагнітних та теплових процесів в установках індукційного нагріву, що враховують нерівномірність розподілу щільності струму у витках індуктора. Проведено комп’ютерний розрахунок зв’язаних електромагнітного і теплового процесів в індукційній установці для нагріву сипучого матеріалу, який заповнює об’єм сталевого реактора — ємності технологічного призначення. Досліджено динаміку зміни температури реактора і матеріала, що нагрівається, в інтервалі від 20 до 1000 °C при різних значеннях частоти джерела живлення. Показаноефективність застосування методики розрахунку електромагнітних процесів на двох просторових рівнях при різкому скін-ефекті в провідниках індуктора.

A mathematical model and computation technique of electromagnetic and thermal processes in induction heating plants is presented. The nonuniformity of current density distribution in inductor turns is taken here into account. .Computational estimate of combined electromagnetic and thermal processes is made in induction plant for heating loose material that fills the internal space of steel reactor - the tank of technological purpose. The dynamics of temperature change of reactor and heated material is investigated within 20 — 1000 °C at various values of power source frequency 50, 400 and 1000 Hz. The calculation technique may be effectively used for electromagnetic processes at two space levels at sharp scin effect in inductor conductors.