Тривимірна математична модель теплогенератора індукційного типу. режим напруги
DOI:
https://doi.org/10.31548/energiya1(71).2024.015Анотація
Теплогенератори індукційного типу знаходять широке застосування у технологіях сушіння матеріалів природного та штучного походження. Це дозволяє з використанням безконтактної дії на теплоносій на відміну від традиційних теплогенераторів, де у якості сушильного агенту виступає повітря, що нагріте продуктами згоряння мінерального палива, виключити вплив на кінцевий продукт канцерогенів, за відсутності відкритого вогню забезпечити пожежобезпечність, не забруднює навколишнє середовище продуктами горіння в силу їх відсутності. Незважаючи на досить широке промислове впровадження цих технологій питання створення нових та вдосконалення відомих систем індукційного нагріву для технологій сушіння природного та штучного походження залишаються актуальними, а методи їх проєктування потребують подальшого розвитку та узагальнення. Метою даної роботи є розробка за допомогою методу вторинних джерел математичної моделі для аналізу тривимірного магнітного поля в трифазному теплогенераторі індукційного типу з урахуванням симетрії його геометрії, що живіться від трифазного джерела напруги. На основі методу вторинних джерел розроблено тривимірну математичну модель теплогенератора індукційного типу при його живленні від джерела трифазної напруги з навантаженням у вигляді незв’язаних феромагнітних електропровідних трубок/стрижнів з урахуванням симетричності розподілу густини вторинних джерел електромагнітного поля, що дозволяє раціонально використовувати обчислювальні ресурси, проводити аналіз впливу геометричних, електрофізичних, режимних параметрів теплогенератора індукційного типу на теплові втрати в завантажені, щ є джерелами тепла для нагріву теплоносія.
Ключові слова: теплогенератор, індукційне нагрівання, моделювання, метод вторинних джерел, метод інтегральних рівнянь
Посилання
Kondratenko, I.P., Zhiltsov, A.V., Berezyuk, A.O., Kryshchuk, R.S. (2018). Elektrotehnologichni kompleksi dlya sushinnya zerna na osnovi indukcijnih teplogeneratoriv [Electrotechnological complexes for grain drying based on induction heat generators]. Comprint, Kyiv, 386.
Zablodskiy, M, Zhiltsov, A, Kondratenko, I, Gritsyuk, V. (2017). Conception of efficiency of heat electromechanical complex as hybrid system. IEEE First Ukraine Conference on Electrical and Computer Engineering (UKRCON), Ukraine, 2017. 399 – 404.
Zablodskiy, M, Zhiltsov, A, Nalyvaiko, V, et al. (2020) Biomass Pyrolysis Using a Multifunctional Electromechanical Converter and a Magnetic Field. Scientia agriculturae bohemica, 51(2), 65–73.
Zaiets, N., Shtepa, V., Kondratenko, I., Zhyltsov, A., Rohovik, A. (2021). The use of electrotechnical equipment for food production wastewater treatment. Przegląd elektrotechniczny, R. 97 NR 9/2021, 106 – 109. doi: 10.15199/48.2021.09.22.
Valchev, V. C., Mareva, D. J. (2016). Considerations for components selection of inverter for induction heating. 2016 XXV International Scientific Conference Electronics (ET), Sozopol, Bulgaria, 1 – 4. doi: 10.1109/ET.2016. 7753519.
Jankowski, T.A., Pawley, N.H., Gonzales, L.M., Ross, C.A., Jurney, J.D. (2016). Approximate analytical solution for induction heating of solid cylinders. Applied Mathematical Modelling, vol. 40, 2770 – 2782. doi: 10.1016/j.apm.2015.10. 006.
Areitioaurtena, M., Segurajauregi, U., Akujärvi, V., Fisk, M., Urresti, I., Ukar, E. (2021). A semi-analytical coupled simulation approach for induction heating. Adv. Model. and Simul. in Eng. Sci. doi: 10.1186/s40323-021-00199-0.
Mohammad Zhian Asadzadeh, Peter Raninger, Petri Prevedel, Werner Ecker, Manfred Mücke. (2019) Inverse Model for the Control of Induction Heat Treatments. Materials, 12.2826. doi: 10.3390/ma12172826.
Berezyuk, A. O. (2013). Elektromagnitni ta teplovi procesi v sistemah indukcijnogo nagrivu teplonosiyiv [Electromagnetic and thermal processes in systems of induction heating of coolants]. Kyiv.
Tozony, O.V., Maergoyz, I.D. (1974) Raschet trehmernyh elektromagnitnyh polej [Calculation of three-dimensional electromagnetic fields]. Kyiv: Technika. 351.
Rashchepkin, A., Kondratenko, I., Karlov, O. and Kryshchuk, R. (2022) Metodika rozrahunku elektromagnitnogo polya spiralnoyi indukcijnoyi sistemi dlya manitoimpulsnoyi obrobki nemagnitnih metalevih smug z feromagnitnim ekranom [The method of calculating the electromagnetic field of the spiral induction system for manito-pulse processing of non-magnetic metal strips with a ferromagnetic screen]. Tekhnicnha Electrodynamika, 2022, No 2, 43 – 51. doi: 10.15407/techned2022.02.043.
Pliuhin, V., Zablodskiy, M, Sukhonos, M, Tsegelnyk, Y., Piddubna, L. (2022). Determination of Massive Rotary Electric Machines Parameters in ANSYS RMxprt and ANSYS Maxwell. Lecture Notes in Networks and Systems. 2023 International Conference on Smart Technologies in Urban Engineering, STUE 2022, Kharkiv, 9 – 11 June 2022, V. 536 LNNS, 189 – 201.
Zablodskiy, M.M., Pliuhin, V.E., Kovalchuk, S.I., Tietieriev, V.O. (2022). Indirect field-oriented control of twin-screw electromechanical hydrolyzer. Electrical Engineering & Electromechanics, 2022, No. 1, 3 – 11. doi: 10.20998/2074-272X.2022.1.01.
Bereziuk, A., Karlov, O., Kryshchuk, R., Garasymchuk, I., Potapskyi, P., Vusatyi, M. (2023). Vortex currents and magnetic forces of non-magnetic plate in the process of magneto-pulse treatment on the ideal ferromagnetic platform. Przegląd elektrotechniczny, R. 99 NR 5/2023, 8 – 12. doi:10.15199/48.2023.05.02.
Zablodsky, N., Kovalchuk, S., Bereziuk, A., Zhyltsov, A., Gritsyuk, V. (2021). The Numerical Analysis of Vibration Parameters in the Working Element of Twin-Screw Eectromechanical Hydrolyser for Poultry by-Products Processing. Proceedings of the 20th IEEE International Conference on Modern Electrical and Energy Systems, MEES 2021.
Herasymenko, P. (2021). Mathematical analysis of dual-frequency load current of two-inverter power supply for induction heating systems. Przeglad Elektrotechniczny, 97(3), 69 – 74. doi: 10.15199/48.2021.03.13.
Bereziuk, A., Karlov, O., Kryshchuk, R., Mrachkovsky, A., Nalyvaiko, V. (2020). Improved method of calculation the electromagnetic generator for environmentally friendly method of forming coolant. 6th International Conference on Renewable Energy Sources, ICoRES 2019 Krynica12-14 June 2019. E3S Web of Conferences, V. 154, 04002, 7. doi: 10.1051/e3sconf/202015404002.
Sorokin, D., Knizhka, T. (2022). Simulation of a Magnetic System With a Ferromagnetic Shell. IEEE 41st Interna-tional Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO). Kyiv, Ukraine, 10-14 October 2022, 409 – 413. doi: 10.1109/ELNANO54667.2022.9927022.
Sorokin, D. (2020). Simulation of High-frequency Induction Heating. 10th International Conference on Advanced Computer Information Technologies (ACIT). Deggendorf, Germany, 16-18 September 2020, 39 – 42. doi: 10.1109/ACIT49673.2020.9208997.
Sorokin, D. (2020) Simulation of the Force Characteristic of the “Coil-Permanent Magnet” System in the Presence of Ferromagnetic Elements. IEEE XXVth International Seminar/Workshop Direct and Inverse Problems of Electro-magnetic and Acoustic Wave Theory (DIPED). Tbilisi, Georgia, 15-18 September 2020, 59 – 62. doi: 10.1109/DIPED49797.2020.9273405.
Zhiltsov, A., Sorokin, D. (2015). The calculation of the magnetic field in the working area of the linear motor with permanent magnets. 16th International Conference on Computational Problems of Electrical Engineering (CPEE). Lviv, Ukraine, 02 – 05 September 2015, 252 – 254. doi: 10.1109/CPEE.2015.7333390.
Bereziuk, A., Karlov, O., Kryshchuk, R., Garasymchuk, I., Potapskyi, P., Vusatyi, M. (2021) Energy parameters of induction heat generator with branched heat exchanger for production of environmentally friendly coolant. Przegląd elektrotechniczny, R. 97 NR 7/2021, 48 – 51.
Zhyltsov, A.V., Bereziuk, A.O., Vishtak, T.V. (2022). Three-dimensional mathematical model of three-phase heat generator of induction type based on the method of secondary sources. Tekhnicnha Electrodynamika, No 5, 3 – 10. doi: 10.15407/techned2022.05.008.
Zhiltsov, A.V., Zaiets, N.A., Bereziuk, A.O., Gai, O.V., Lyktei, V.V. (2023). Eddy currents calculation in a three-phase induction-type heat generator using the secondary sources method. Current mode. Tekhnicnha Electrodynamika, No. 4, 3 – 10. doi: 10.15407/techned2023.04.003.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Стосунки між правовласниками і користувачами регулюються на умовах ліцензії Creative Commons Із Зазначенням Авторства – Некомерційна – Поширення На Тих Самих Умовах 4.0 Міжнародна (CC BY-NC-SA 4.0):https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.uk
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див.The Effect of Open Access).
