ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ НАГРЕВА ВЯЗКОЙ ЖИДКОСТИ

Обложка


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Рассматриваются вопросы создания индукционной уста- новки для технологического нагрева вязких жидкостей. Исследуются взаимосвязанные электромагнитные, те- пловые и гидравлические процессы в системе «индуктор - тепловыделяющий цилиндр - поток жидкости». От- мечены специфические особенности методики расчета, обусловленные физически неоднородной структурой системы нагрева, сложным характером теплообмена между элементами системы и наличием нелинейно- стей. Представлены результаты численного расчета электромагнитных и тепловых полей в нагреваемой жидкости. На основе проведенных исследований разрабо- тана конструкция индукционной системы для нагрева вязких жидкостей.

Полный текст

В настоящее время всё большее применение находят установки индукционного нагрева в таких нетрадиционных областях, как строительная индустрия, трубопроводный транспорт нефти, нефтеперерабатывающее производство и др. Индукционные установки, используемые в этих отраслях промышленности, имеют ряд особенностей, выделяющих их в отдельный класс объектов. Специфические свойства нагреваемых жидкостей, такие как низкая теплопроводность, высокая вязкость, существенно зависящие от температуры, а также принципиальные особенности способа индукционного нагрева обусловили необходимость разработки конструкции теплообменного аппарата, значительно отличающейся от существующих конструкций с внешним обогревом паром, отходящими печными газами или жидким теплоносителем [1, 2]. Эффективность применения индукционного нагрева можно повысить только на основе комплексного подхода, включающего несколько направлений: снижение суммарных тепловых и электрических потерь в процессе нагрева за счет выбора оптимальных конструктивных параметров индуктора; уменьшение энергозатрат на нагрев в нестационарных режимах работы нагревательного комплекса при отработке глубоких возмущений в переходных режимах работы установки за счет внедрения оптимальных алгоритмов и систем управления; снижение электрических потерь за счет внедрения комплексной системы регулирования электрического и теплового режима, включающей систему автоматической компенсации реактивной мощности индуктора и систему оптимальной стабилизации температуры в установившемся режиме работы [3-6]. Жесткие технологические требования, предъявляемые к энергетическому узлу нагревательных установок, дополняются требованиями высокой Градостроительство и архитектура | 2016 | № 4 (25) 128 ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И КОМПЛЕКСЫ эффективности процесса нагрева, снижения себестоимости и повышения производительности. Математическое описание процессов индукционного нагрева представляет собой систему детерминированных нелинейных дифференциальных и интегральных уравнений, записанных для многомерных и многосвязных областей. Если не вводить существенных упрощений в постановку задачи, то решение указанной системы уравнений, а следовательно, и количественное описание изучаемого объекта практически может быть получено только численными методами. Значительное место в настоящее время занимает при исследованиях процесса индукционного нагрева моделирование с использованием компьютерных технологий [7-9]. Конструкция нагревателя представляет собой два осесимметричных стальных цилиндра, в кольцевом зазоре между которыми протекает нагреваемая жидкость. Внешняя труба охватывается катушкой индуктора, который создает переменное электромагнитное поле. Процесс индукционого нагрева рассматриваемого класса объектов, представляющего собой систему сопряженных разнородных по физическим свойствам осесимметричных цилиндров, описывается нелинейной взаимосвязанной системой уравнений Максвелла и Фурье соответственно для электромагнитного и теплового полей с соответствующими краевыми условиями [10, 11]. rot
×

Об авторах

Александр Александрович БАЗАРОВ

Самарский государственный технический университет

Email: vestniksgasu@yandex.ru

Александр Иванович ДАНИЛУШКИН

Самарский государственный технический университет

Email: vestniksgasu@yandex.ru

Василий Александрович ДАНИЛУШКИН

Самарский государственный технический университет

Email: vestniksgasu@yandex.ru

Иван Владимирович ВАСИЛЬЕВ

Самарский государственный технический университет

Email: vestniksgasu@yandex.ru

Список литературы

  1. Базаров А.А., Данилушкин А.И. Исследование взаимосвязанных электромагнитных и термогидравлических процессов при косвенном индукционном нагреве жидких сред // Электротехника. 2009. №7. С. 43-46.
  2. Кувалдин А.Б. Индукционный нагрев ферромагнитных сталей. М.: Энергоатомиздат, 1988. 200 с.
  3. Актуальные проблемы теории и практики индукционного нагрева // материалы Международной конф. СПб.: СПб гос. техн. ун-т «ЛЭТИ», 2005. 391 с.
  4. Rudnev V. Handbook of Induction Heating. Marcel Dekker Inc., New York, 2003, p. 277.
  5. Yu. E. Pleshivtseva and E.Ya. Rapoport. The Successive Parametrization Method of Control Actions in Boundary Value Optimal Control Problems for Distributed Parameter Systems // Journal of Computer and Systems Sciences International, 2009, Vol. 48, No 3, PP. 351-362. Импакт фактор журнала в Web of Science 0,191.
  6. Rapoport E.Y. Analytical Construction of Aggregated Controllers in Systems with Distributed Parameters 2012,Vol.51, No3, рp.375-390. Импакт фактор журнала в Web of Science 0,191.
  7. Кувалдин А.Б. и др. Математические модели для исследования электромагнитного поля в ферромагнитных средах // Электричество. 2005. №11. С. 56-61.
  8. Кувалдин А.Б. и др. Электротепловая модель индукционно-резистивной системы нагрева // Электромеханика. 2005. №1. С. 48-53.
  9. Немков В.С., Демидович В.Б. Теория и расчет устройств индукционного нагрева. Л.: Энергоатомиздат, 1988. 280 с.
  10. Вайнберг А.М. Индукционные плавильные печи. М.: Энергия, 1967. 415 с.
  11. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М.: Высш. школа, 1967. 599 с.
  12. ELCUT. Моделирование двумерных полей методом конечных элементов. Руководство пользователя. Версия 5.7. СПб.: Производственный кооператив ТОР, 2009. 160 с.
  13. Агапкин В.М., Кривошеин Б.Л., Юфин В.А. Тепловой и гидравлический расчеты трубопроводов для нефти и нефтепродуктов. М.: Недра, 1981. 256 с.
  14. Губин В.Е., Губин В.В. Трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов. М.: Недра, 1982. 296 с.
  15. Тугунов П.И. Нестационарные режимы перекачки нефтей и нефтепродуктов. М.: Недра, 1984. 224 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© БАЗАРОВ А.А., ДАНИЛУШКИН А.И., ДАНИЛУШКИН В.А., ВАСИЛЬЕВ И.В., 2016

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах