Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Электротехнология

Диссертационная работа:

Крылов Алексей Николаевич. Исследование и разработка системы косвенного индукционного нагрева при производстве пенополистирольных плит : Дис. ... канд. техн. наук : 05.09.10 Самара, 2005 155 с. РГБ ОД, 61:06-5/1159

смотреть введение
Введение к работе:

Диссертация посвящена разработке и исследованию конструкции и режимов работы индукционных нагревателей непрерывного действия в установках по производству пенопол истирольных плит.

Актуальность проблемы: Опыт применения индукционных установок для нагрева неэлектропроводных жидких и сыпучих материалов показывает, что они являются перспективными по ряду важнейших признаков. По сравнению с другими видами нагрева индукционный нагрев обладает рядом преимуществ, которые заключаются в экономичности, избирательности и высокой интенсивности нагрева. Однако на пути реализации преимуществ индукционного нагрева возникает ряд специфических проблем. К их числу относится проблема разработки и реализации конструкции нагревателя с оптимальными энерготехнологическими характеристиками и систем управления, обеспечивающих высокое быстродействие и точность температурного распределения по рабочим зонам многосекционного тешюобменного аппарата.

Внедрение эффективных технологий, использующих индукционный нагрев, требует предварительного исследования процессов методами физического и математического моделирования. Моделирование процессов теплопередачи при индукционном нагреве системы разнородных по своей структуре тел представляет собой сложную задачу. Это обусловлено, прежде всего, необходимостью учета таких факторов, как изменение свойств материала при переходе из твердого состояния в жидкое и обусловленное этим неравномерное распределение скорости и ее влияние на температурное распределение, специфические особенности самого процесса экструдирования (реологические, вязкостные, геометрические, температурные и т.д.).

Решение практически важной задачи разработки адекватных моделей сложных электромагнитных и тепловых процессов в сопряженных физически неоднородных средах, ориентированных на оптимизацию конструкции индукционных нагревателей и режимов работы, позволит обеспечить качественное функционирование всего технологического комплекса.

В этой связи актуальными являются задачи исследования электромагнитных и тепловых процессов в системе «индуктор - металл - нагреваемый материал», разработки методики проектирования энергоэффективных нагревательных установок на основе индукционного способа нагрева и синтеза систем управления технологическим процессом.

Решение поставленных задач составляет основное содержание диссертационной работы, выполненной автором в Самарском государственном техническом университете. Данная работа выполнялась в рамках грсбюджетной НИР «Разработка научных основ и методологии проектирования нетрадиционных технологий индукционного нагрева» по заданию Министерства РФ.

Цель работы. Основная цель диссертационной работы заключается в раз
работке оптимальной конструкции индукционной системы для непрерывного
нагрева исходного сырья в зкетрузионной линии производства пенополисти-
рольных теплоизоляционных плит на основе выявленных закономерностей и
построение на базе проведенных исследований высокоэффективной техноло-
гической установки. Г„АЦН^^—; ,

| БИБЛИОТЕКА і

22Г;

| Cflertp

< О»

Задачи исследования. В соответствии с поставленной целью в работе решаются следующие задачи.

Анализ существующих способов и устройств нагрева обрабатываемого материала в экструдере;

анализ процесса экструдирования полистирола как объекта автоматизации;

построение математических моделей электромагнитных и тепловых полей для анализа процессов теплообмена в системе «индуктор - металл - нагреваемый материал»;

разработка вычислительных алгоритмов для реализации метода расчета электромагнитных и тепловых полей в сложной многослойной структуре сопряженных тел;

разработка автоматической системы управления, обеспечивающей требуемую точность температурного распределения по длине экструдера.

Методы исследования. Для решения поставленной задачи использовались методы математического анализа, теории теплопроводности, аппарата преобразований Лапласа, теории электромагнитного поля, теории оптимального проектирования, численные методы расчета, экспериментальные методы исследования объектов и систем управления.

Достоверность результатов работы оценивалась путем сравнения с результатами численных экспериментов и частично с данными, полученными в работах других авторов.

Научная новизна.

В диссертационной работе получены следующие основные научные результаты:

разработаны численная и аналитическая математические модели процесса теплопроводности при косвенном индукционном нагреве неэлектропроводных материалов с относительным перемещением нагреваемого материала и тепловыделяющими элементами экструдера, ориентированные на решение задач проектирования и автоматического управления нагревательными комплексами;

разработано алгоритмическое обеспечение и вычислительная технология реализации метода расчета электромагнитных и тепловых полей в сложной многослойной структуре сопряженных тел;

получен комплекс динамических характеристик процесса тепломассо-переноса при косвенном непрерывном индукционном нагреве неэлектропроводных материалов как объекта управления;

предложен приближенный метод описания передаточных функций процессов теплопроводности при косвенном индукционном нагреве неэлектропроводных материалов на базе численных экспериментов;

- обоснована и разработана структура автоматической системы управле
ния, обеспечивающей требуемую точность температурного распределе
ния по длине экструдера.

Полученные в работе результаты позволяют на качественно более высоком уровне решать инженерные задачи расчета параметров индукторов для косвенного нагрева неэлектропроводных материалов, выбора источника пита-

ния, расчета оптимального режима работы и синтеза алгоритмов и систем автоматического управления объектами индукционного нагрева в специализированных технологических комплексах.

Практическая полезность работы. Прикладная значимость проведенных исследований определяется следующими результатами:

разработано алгоритмическое обеспечение и вычислительная технология реализации метода расчета электромагнитных и тепловых полей в сложной многослойной структуре сопряженных тел;

разработана инженерная методика и комплекс программ расчета на ЭВМ электромагнитных и тепловых полей при косвенном индукционном нагреве неэлектропроводных материалов;

разработаны рекомендации по проектированию индукционной системы для теплообменных аппаратов непрерывного действия в установках технологического нагрева неэлектропроводных материалов;

на основании полученных в диссертации результатов и выводов разработаны функциональная и структурная схемы системы автоматического управления процессом косвенного индукционного нагрева полистирола в технологической линии по производству пенополистирольных теплоизоляционных плит.

Полученные электромагнитная и тепловая модели позволяют использовать их не только для решения конкретно поставленной задачи, но и для других практически важных задач технологического нагрева.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международной научно-технической конференции "Состояние и перспективы развития электротехнологии" (г. Иваново 2003); Всероссийской научной конференции молодых ученых "Паука. Технологии. Инновации" (г. Новосибирск 2003); 10-й международной научно-технической конференции студентов и аспирантов "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика" (г. Москва 2004); Всероссийском научно-техническом семинаре "Энергосбережение в электрохозяйстве предприятия" (г. Ульяновск 2004); Всероссийской научно-технической конференции "Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии" (г. Тольятти 2004); 2-й Всероссийской научной конференции "Математическое моделирование и краевые задачи" (г. Самара 2005); региональной научно-технической конференции "Научные чтения студентов и аспирантов" (г. Тольятти 2005); Международной научно-технической конференции, "Состояние и перспективы развития электротехнологии" (г. Иваново 2005);

Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 15 печатных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения, изложенных на 154 страницах машинописного текста; содержит 76 рисунка и 11 таблиц, список использованных источников, включающий 95 наименовани.

Подобные работы
Шумаков Михаил Александрович
Разработка и исследование системы индукционного нагрева вязких жидкостей при производстве строительных мастик
Бузуев Алексей Николаевич
Разработка и исследование системы индукционного нагрева для пайки многослойных изделий
Шатов Виталий Александрович
Разработка методики расчета и исследование коаксиальной индукционно-резистивной системы нагрева промышленной и повышенной частоты
Сорокин Алексей Григорьевич
Разработка системы индукционного нагрева для производства пластмассы методом литья
Обухова Алла Васильевна
Исследование и разработка индукционной системы выплавки тротила для конверсионных технологий
Пронин Александр Михайлович
Исследование и разработка методов расчета индукционных систем с магнитопроводами
Демидович Виктор Болеславович
Теория, исследование и разработка индукционных нагревателей для металлургической промышленности
Зиннатуллин Дмитрий Анатольевич
Исследование и разработка трубчатого индукционного нагревателя жидкости
Данилушкин Василий Александрович
Разработка и исследование индукционных установок косвенного нагрева в технологических комплексах транспортировки нефти
Малышев Александр Анатольевич
Исследование и разработка индукционных нагревателей плоских тел перед прокаткой

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net