Научные основы и разработка индукционных установок трансформаторного типа для низкотемпературного нагрева жидкостей и газов

• Автор: Елшин, Анатолий Иванович
• Шифр специальности: 05.09.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 326 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР КОНСТРУКЦИЙ И МЕТОДОВ РАСЧЕТА УСТРОЙСТВ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА ДЛЯ ЖИ31ГЕОБЕСПЕЧЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА
1.1. Конструкции устройств низкотемпературного индукционного нагрева
1.2. Методы расчета устройств индукционного нагрева
ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПАРАМЕТРОВ НАГРЕВАТЕЛЕЙ С ЦИЛИНДРИЧЕСКИМ ТЕПЛООБМЕННИКОМ
2.1. Методы расчета параметров электромагнитного поля
в дискретно-слоистых средах
2.2. Основы метода расчета электромагнитного поля
с помощью продольно-поперечных функций
2.3. Моделирование и расчет электромагнитного поля в теплообменнике из немагнитного материала
2.4. Расчет электромагнитного поля составного теплообменника
2.5. Электромагнитные характеристики теплообменника
из ферромагнитного материала
2.6. Расчет распределения электрического потенциала в оболочке теплообменника электронагревателя
ГЛАВА 3. РАСЧЕТ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ И ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТРАНСФОРМАТОРА-НАГРЕВАТЕЛЯ
3.1. Основы моделирования тепловых процессов
3.2. Расчет распределения температурного поля в первичной обмотке
3.3. Расчет ширины кольцевого канала теплообменника при ламинарном течении теплоносителя
3.4. Расчет коэффициента теплоотдачи при турбулентном потоке теплоносителя

3.5. Расчет термического КПД теплообменника
3.6. Экспериментальное исследование поля температур электронагревателя с естественной циркуляцией теплоносителя
3.7. Экспериментальное исследование поля температур электронагревателя с принудительной циркуляцией теплоносителя
3.8. Расчет распределения температуры в стенках теплообменника
3.9. Экспериментальное исследование защитных свойств индукционного нагревателя при перегреве
ГЛАВА 4. ОБОБЩЕННЫЙ МЕТОД РАСЧЕТА ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ ТРАНСФОРМАТОРА-НАГРЕВАТЕЛЯ
4.1. Определение взаимосвязи между электромагнитными нагрузками, свойствами материала и размерами теплообменника
4.2. Расчет внутреннего диаметра первичной обмотки
4.3. Расчет массогабаритных показателей и стоимости активных материалов однофазных нагревателей
4.4. Расчет массогабаритных характеристик электронагревателя мощностью 4.4 кВт на частотах 60, 200, 400 Гц
4.5. Расчет массогабаритных показателей и стоимости активных материалов трехфазных нагревателей
4.6. Параметры схемы замещения электронагревателя с цилиндрическим теплообменником
4.7. Схема замещения традиционного трансформатора, нагруженного на резистивную нагрузку
4.8. Параметры схемы замещения электронагревателя с трубчатым теплообменником
ГЛАВА 5. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЕЙ
ТРАНСФОРМАТОРНОГО ТИПА
5.1. Экологические и технико-экономические условия применения электроотопления
5.2. Причины возникновения условий электро- и пожароопасности бытового электронагрева
5.3. Сравнительный анализ электронагревателя и твердотопливного теплогенератора

5.4. Особенности применения электроотопления в газифицированных районах
5.5. Области применения электронагревателей жидкой среды
5.6. Электронагреватели газообразной среды
5.7. Электронагреватели для тепловой обработки продуктов
5.8. Устройства для омагничивания жидкости
5.9. Устройства для лечебно-профилактических целей
5.10. Другие применения электронагревателей трансформаторного типа
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
CI1ИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Программы расчета электромагнитных и тепловых
полей в системе Mathcad
Ш. I. Расчет параметров поля и интегральных характеристик
электронагревателя с ферромагнитным теплообменником
П1-2. Расчет температурного поля цилиндрической обмотки
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Протоколы испытаний, сертификаты соответствия, сертификаты гигиенические на индукционные электронагреватели ЭВНАТ (электронагреватели аккумуляционные трансформаторного типа

тепловыделяющих элементов, которые можно свести к двум основным: цилиндрической и прямоугольной.
Малая суммарная толщина стенок теплообменника (меньше глубины проникновения), выполненного как из однородного, так и разнородных металлов, позволяет моделировать электромагнитные и тепловые процессы аналогично исследованию распространения энергии в полом цилиндре или плоской стенке. При падении электромагнитной волны на поверхность теплообменника, обращенную к индуктору, внутренняя стенка находится под воздействием максимального электромагнитного поля, а внешние цилиндртеские стенки воспринимают электромагнитную волну, уровень которой определяется процессом затухающ. Изменение характеристик ноля вызывает различную реакцию среды и проводит в ряде случаев к существенному отличию электрофизических параметров вдоль координаты. Например, в теплообменнике, выполненном из ферромагнитного материала, величина магнитной проницаемости в стенках меняется от минимального значения до максимума в направлении действия волны, что влечет неравномерность распределения источников тепла в стенках и возможные перегревы обмоточных структур нагревателя.
Созданию и развитию теории и практики индукционного нагрева посвящены работы отечественных ученых: В.П.Вологдина, В.С.Немкова,
A.Е.Слухоцкого, A.B. Донского, Н.А.Павлова, Г.И.Бабата, А.Б.Кувалдина, М.Г.Лозинского, К.З.Шепеляковского, А.С.Васильева, Н.М.Родигина,
B.А.Пейсаховича, А.Д.Свенчанского, А.М.Вайвберга, В.М.Слащева и других.
В книге Немкова B.C. и Демидовича В.Б. [36] по назначению индукционные устройства разделены на плавильные, нагревательные и специальные. В нагревательных установках для косвенного нагрева жидких или газообразных материалов температуры и удельные мощности ограничены теплоотдачей от промежуточного нагревателя и его жаростойкостью и обычно невелики. Однако с помощью этих устройств можно получать высокую равномерность нагрева, нагревать непроводящие материалы, получать высокие энергетические показатели процесса (КПД и коэффициент мощности). При косвенном нагреве