Ключові слова
induction heating
numerical simulation
interrelated processes
copper melting
thermal insulation defects електромагнітне поле
індукційний нагрів
чисельне моделювання
взаємопов'язані процеси,
плавка міді
дефекти теплоізоляції
Як цитувати
Анотація
Використовуючи метод кінцевих елементів і підходи мультифізичного моделювання проведені чисельні експерименти і аналіз неоднорідного розподілу електромагнітного і теплового полів в індукційних канальних печах при виникненні різних дефектів їх термоізоляції (футеровка). Задача формулюється в нелінійній постановці з сильними взаємними зв'язками підзадач для складної тривимірної геометрії. На прикладі печі для плавки безкисневої міді при протіканні розплаву металу в її футеровку визначена залежність зміни температури на поверхні корпусу печі від глибини проникнення і об'єму розплаву. Досліджено зміни в розподілі температури всередині термоізоляції по мірі її деградації, тобто по мірі досягнення розплаву кожного з чотирьох шарів матеріалу. Визначено аварійні конфігурації протікань розплаву, які вимагають зупинки печі і її заміни, а також проведено аналіз існуючих ситуацій, що спостерігаються на лініях лиття на промислових підприємствах. Застосування запропонованої методики розрахунку дозволяє контролювати стан індукційних канальних печей і розробляти рекомендації зі збільшення їхнього ресурсу. Бібл. 12, рис. 3.
Посилання
Podoltsev O.D., Kucheryava I.N. Multiphysical modeling of electrical devices. Tekhnichna Elektrodynamika. 2015. No 2. Pp. 11–19. (Rus)
Jian-Ming Jin The finite element method in electromagnetics. John Wiley & Sons, 2015. 800 p.
Gleim T., Bettina S., Detlef K. Nonlinear thermo-electromagnetic analysis of inductive heating processes. Archive of Applied Mechanics. 2015. Vol. 85.8. Pp. 1055-1073.
Zolotarev V.M., Shcherba M.A., Zolotarev V.V., Belyanin R.V. Three-dimensional modeling of electromagnetic and thermal processes of induction melting of copper template with accounting of installation elements design. Tekhnichna Elektrodynamika. 2017. No 3. Pp. 13–21. DOI: https://doi.org/10.15407/techned2017.03.013 (Rus)
Yoav H., Kochavi E., Levy A. Inductive heating with a stepped diameter crucible. Applied Thermal Engineering. 2016. Vol. 102. Pp. 149–157.
Shcherba A.A., Podoltsev О.D., Kucheriava I.М., Ushakov V.I. Computer modeling of electrothermal processes and thermo-mechanical stress at induction heating of moving copper ingots. Tekhnichna Elektrodynamika. 2013. No 2. Pp. 10–18. (Rus)
Stegmueller M.J.R., Schindele P., Grant R.J. Inductive heating effects on friction surfacing of stainless steel onto an aluminum substrate. Journal of Materials Processing Technology. 2015. Vol. 216. Pp. 430-439.
Lucía O., Maussion P., Dede E.J. Induction heating technology and its applications: past developments, current technology, and future challenges. IEEE Trans. on Industrial Electronics. 2014. Vol. 61.5. Pp. 2509-2520.
Shcherba M.A. Three-dimensional modeling of electromagnetic and temperature fields in the inductor of channel-type furnace for copper heating. IEEE Conf. on Electrical and Computer Engineering (UKRCON), Kiev. 2017. Pp. 427-431.
Shcherba M.A. Coupled electromagnetic and thermal processes in thermal insulation of induction channel furnaces during changes of its defects configuration. Tekhnichna Elektrodynamika. 2018. No 2. Pp. 17 - 24. DOI: https://doi.org/10.15407/techned2018.02.017
Landau L.D., Lifshyts Е.М. Electrodynamics of continuums, Theor. Physics, vol. VIII. Moscow: Fizmatlit, 2003. 632 p. (Rus)
Comsol Multiphysics, https://www.comsol.com/. Comsol Inc., Burlington, MA, USA, 2018.
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Авторське право (c) 2022 Array