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:

Зиннатуллин Дмитрий Анатольевич. Исследование и разработка трубчатого индукционного нагревателя жидкости : диссертация ... кандидата технических наук : 05.09.10 Самара, 2007 128 с., Библиогр.: с. 115-125 РГБ ОД, 61:07-5/4537

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 4

1. проблема совершенствования электронагревательных комплексов для нагрева неэлектропроводных жидкостей 14

1.1. Устройства технологического нагрева жидкостей 14

1.1.1 Циркуляционные нагреватели 16

1.1.2 Схема с рубашкой или змеевиком 17

1.1.3 Схема с теплообменным устройством (бойлером) 18

1.1.4 Скоростной подогреватель нефти СПН, СПН-М 19

1.1.5 Индуктивно-резистивный нагрев 19

1.1.6 Установки косвенного индукционного нагрева жидкости 20

1.1.7 Индукционный нагреватель без промежуточного теплоносителя. 23 Выводы 26

2. Математическое моделирование процесса косвенного индукционного нагрева жидкости 27

2.1.Обзор методов идентификации процессов индукционного нагрева 28

2.2.Постановка задачи и выбор метода решения 33

2.3. Конечно-элементная модель электромагнитного поля 36

2.4.Математическая модель тепломассопереноса в системе «индуктор - металл - жидкость» 45

2.5. Математическое моделирование гидродинамических процессов 57

2.5.1. Вязкие несжимаемые течения 61

2.5.2 Турбулентные течения 62

2.6. Алгоритм расчета температурных полей 64

Выводы 67

3. Методика расчета параметров индукционных нагревателей трубчатого типа 68

3.1. Расчет параметров индукционной системы для низкотемпературного нагревателя нефти 70

3.1.2. Методика теплового расчета низкотемпературного нагревателя .72

3.2. Расчет температуры и скорости движения нефти при раздельном решении задач гидравлики и теплопроводности 75

3.3 Методика расчета связанной термогидравлической задачи 82

ЗАСпецифика расчета индукционных высокотемпературных нагревателей жидкости 90

3.4.1. Расчет температуры жидкости при стабилизации температуры стенки трубы 92

3.4.2. Расчет температуры при стабилизации теплового потока от стенки трубы 94

Выводы 96

4. Расчет интегральных параметров индуктора 97

4.1. Определение магнитной проницаемости 101

4.2. Алгоритм расчета индукционных нагревателей для пучка труб с жидкостью 106

Выводы 111

Заключение 112

Библиографический список 115

Приложение 1 Акт внедрения результатов работы 126

Приложение 2 Акт внедрения в учебный процесс 128 

Введение к работе:

Диссертация посвящена разработке и исследованию конструкции и режимов работы индукционных нагревателей непрерывного действия в установках технологического нагрева жидкости

Актуальность проблемы: Практически во всех отраслях промышленности находят широкое применение индукционные системы для преобразования электромагнитной энергии в тепловую Опыт применения индукционных установок для технологического нагрева жидких сред (подогрев топлива в котельных, подготовка нефти и вязких нефтепродуктов перед транспортировкой, нагрев трубопроводов, реакторов, автоклавов в пищевой и химической промышленности, нефтепереработка и т д ) показывает, что они являются перспективными по ряду важнейших признаков По сравнению с другими видами нагрева индукционный нагрев обладает рядом преимуществ, которые заключаются в компактности, экономичности, избирательности и высокой интенсивности нагрева Они надежны и безопасны и позволяют легко осуществить автоматическое управление процессом нагрева Компактность индукционных нагревателей позволяет размещать их непосредственно там, где требуется нагрев, тем самым исключая потери тепла при его транспортировке

В то же время разнообразие форм индукционных нагревателей, которые могут быть использованы для технической реализации одной и той же задачи, приводит к необходимости решения ряда специфических проблем Выбор конструктивного исполнения диктуется требованиями, предъявляемыми к нагревателю конкретным технологическим процессом, условиями работы, уровнем рабочих температур, производительностью и тд

Исследуемый в данной работе индукционный нагреватель отличается от известных тем, что он представляет собой конструкцию, состоящую из системы груб, расположенных во внутренней полости цилиндрического индуктора В литературе известны методы расчета интегральных электрических параметров индукционных систем, состоящих из цилиндрического индуктора и расположенного во внутренней полости индуктора пучка труб или кусковой шихты Однако, известные модели и методы расчета таких систем не учитывают процессов теплообмена между металлом и жидкостью

Так как косвенный индукционный нагрев вязких неэлектропроводных жидкостей имеет более сложную структуру теплообмена, возникает необходимость в более глубоком изучении процессов нестационарного тепломассопереноса в системе "индуктор-металл-жидкость" и установлении характера внутренних связей между отдельными звеньями системы и их количественных характеристик В связи с этим разработка математических моделей, максимально учитывающих особенности взаимосвязанных электромагнитных, тепловых и гидравлических процессов в сложной системе тел с движущейся жидкостью, и рекомендаций по улучшению технико-экономических и эксплуатационных показателей нагревательных

комплексов в целом имеет важное значение и является актуальной

Работа выполнялась в рамках госбюджетных НИР "Разработка научных основ и методологии проектирования нетрадиционных технологий индукционного нагрева" (гос регистрационный № 01200208264) и «Разработка теоретических основ системного анализа и методов нетрадиционной реализации взаимосвязанных процессов энергообмена в электромагнитных и температурных полях» (гос регистрационный № 01200602849) по заданию Министерства образования РФ

Цель работы Основная цель диссертационной работы состоит в решении научно-технической задачи по разработке и исследованию новой конструкции индукционной системы для непрерывного нагрева потока жидкости на основе выявленных закономерностей электротермических процессов и разработка инженерной методики расчета параметров и режимов работы В соответствии с поставленной целью решаются следующие задачи

- Разработка математических моделей взаимосвязанных электромагнит
ных, гидравлических и тепловых полей исследуемого объекта,

- Разработка на основе математической модели вычислительных алгоритмов, специального математического и программного обеспечения для реализации метода расчета электромагнитных, гидравлических и тепловых полей в системе труб с нагреваемой жидкостью,

Проведение с помощью предложенных в работе моделей и разработанных вычислительных алгоритмов исследований электромагнитных, тепловых и гидравлических полей,

Разработка методики расчета и рекомендаций по выбору конструктивных и режимных параметров индукционных нагревателей жидкости

Решение поставленных задач составляет основное содержание диссертационной работы, выполненной автором в Самарском государственном техническом университете

Методы исследования. Для решения поставленной задачи использовались методы математического анализа, теории теплопроводности, теории электромагнитного поля, численные методы решения полевых задач, методы компьютерного моделирования Научная новизна.

В диссертационной работе получены следующие основные научные результаты

- численная математическая модель взаимосвязанных электромагнитных, тепловых и гидравлических процессов при непрерывном нагреве жидкости в трубчатом нагревателе, охваченном внешним цилиндрическим индуктором, методика последовательного расчета задач теплопроводности и гидравлики с обменом информацией в виде аппроксимирующих выражений для распределений температуры и скорости

- методика расчета нелинейной взаимосвязанной
термогидравлической задачи в системе труб с внутренними
источниками тепла при непрерывном движении жидкости,

Полученные в работе результаты позволяют на качественно более высоком уровне решать инженерные задачи расчета параметров индукционных установок для нагрева жидких и газообразных сред

Практическая полезность работы. Прикладная значимость проведенных исследований определяется следующими результатами

- построен и реализован на ЭВМ комплекс программ расчета взаи
мосвязанных электромагнитных, гидравлических и тепловых полей при
непрерывном нагреве жидкости в системе труб с внутренними источника
ми тепла,

- разработаны рекомендации по проектированию индукционной
системы для установок технологического нагрева жидкостей,

Результаты исследований внедрены.

- на предприятии ОАО «БАМнефтепродукт» в виде индукционной нагре
вательной установки для предварительной подготовки вязких нефтепро
дуктов к транспортировке по трубопроводам,

- в научно-исследовательской работе в виде алгоритмического и
программного обеспечения при исследовании электромагнитных и
тепловых полей и в учебном процессе Самарского государственного
технического университета при подготовке инженеров по специальности
«Электротехнологические установки и системы»

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 "Наука 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), Третьей Всероссийской научной конференции Моделирование и оптимизация динамических систем и систем с распределенными параметрами (Самара, СамГТУ, 2006), Международной научно-технической конференции Автоматизация технологических процессов и производственный контроль, (Тольятти ТГУ, 2006), Международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (XIII Бенардо-

совские чтения), Иваново, ИГЭУ, 2006)

Публикации По результатам диссертационной работы опубликовано 16 печатных работ

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, голоженных на 124 страницах машинописного текста, содержит 46 рисунков и 12 таблиц, список использованных источников, включающий 96 наименований и 2 приложений

Подобные работы
Шумаков Михаил Александрович
Разработка и исследование системы индукционного нагрева вязких жидкостей при производстве строительных мастик
Малышев Александр Анатольевич
Исследование и разработка индукционных нагревателей плоских тел перед прокаткой
Демидович Виктор Болеславович
Теория, исследование и разработка индукционных нагревателей для металлургической промышленности
Батищев Арсений Михайлович
Исследование и повышение эффективности системы косвенного индукционного нагрева жидкости
Трофимов Дмитрий Викторович
Разработка и исследование процесса плазменного напыления однородных металлических покрытий с формированием потока частиц ультразвуковым распылением пруткового материала
Пронин Александр Михайлович
Исследование и разработка методов расчета индукционных систем с магнитопроводами
Крылов Алексей Николаевич
Исследование и разработка системы косвенного индукционного нагрева при производстве пенополистирольных плит
Данилушкин Василий Александрович
Разработка и исследование индукционных установок косвенного нагрева в технологических комплексах транспортировки нефти
Урбах Андрей Эрихович
Разработка и исследование электродуговых плазмотронов с длительным ресурсом работы для электротехнологий плазменного воспламенения угля, резки и сварки металлов
Бузуев Алексей Николаевич
Разработка и исследование системы индукционного нагрева для пайки многослойных изделий

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