Современные энергосберегающие установки для обработки жидкостей | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №24 (104) декабрь-2 2015 г.

Дата публикации: 10.12.2015

Статья просмотрена: 35 раз

Библиографическое описание:

Паноев А. Т. Современные энергосберегающие установки для обработки жидкостей // Молодой ученый. — 2015. — №24. — С. 165-166. — URL https://moluch.ru/archive/104/24151/ (дата обращения: 17.08.2018).



 

В статье рассмотрен вопрос применения энергоэффективных технологий электронагрева жидкостей.

Ключевые слова: нагреватели, индукция, нагревание жидкости, диффузия, энергосбережение.

 

До настоящего времени различные индукционные нагреватели жидкостей создавались и, следовательно, оптимизировались по конструктивному исполнению и рабочим режимам для решения конкретной задачи повышение теплосодержания для последующего использования нагретых жидкостей в технике.

В промышленности работают такого типа установки отечественного и зарубежного исполнения. Исследование и разработка методов расчета индукционных систем нагрева жидкостей позволили создать электротехнологические установки принципиально нового типа, в которых с использованием электромагнитных полей за счет интенсификации электродиффузии и термодиффузии в десятки и сотни раз увеличиваются скорости протекания различных химических реакций [1]. Это позволяет реализовать новые электротехнологические процессы: переработка жидких отходов, опреснение морской воды, снижение жесткости воды и т. д. Рассматриваемая электротехнологическая система состоит из первичной обмотки (индуктора), внутри которой находится магнитопровод, а с наружной стороны индуктор окружен традиционными электромагнитными экранами, которые обеспечивают преобразование электрической энергии в тепловую. Между экранами организован проток обрабатываемой жидкости. Имея формальное внешнее сходство с трансформатором, рассматриваемая индукционная установка существенно отличается протекающими электромагнитными процессами и особенностями согласования параметров индуктора и вторичной цепи. В трансформаторе первичные и вторичные обмотки располагаются близко для того, чтобы обеспечить хорошую индуктивную связь между ними. В новых устройствах индуктор специально удален от вторичной обмотки на оптимальное расстояние [1].

Вторичная обмотка выполняется в виде коаксиальных цилиндров. Вследствие этого большие поля рассеяния оказывают влияние на электромагнитные параметры системы. Здесь же необходимо отметить отличие рассматриваемой схемы от систем нагрева индукционных канальных печей. Имея много общего с канальной электропечью, новая индукционная установка имеет вторичную цепь, создаваемую несколькими экранами — цилиндрами. При этом средний цилиндр может выполняться из короткозамкнутых колец произвольной формы для создания электромагнитного поля с оптимальными параметрами для электрофизической обработки жидкостей. Электрически кольца могут быть изолированными, соединенными последовательно (винтовое выполнение расщепленного цилиндра) или с противоположным направлением токов в соседних кольцах [2].

Использование эффекта близости токонесущих колец позволяет вводить дополнительный управляющий фактор за счет оптимизации отклонений от осе-симметричности полей. Относительно магнитного потока кольца расщепленного цилиндра оказываются расположенными последовательно, а относительно индуктора — параллельно. Различные варианты конструктивного исполнения цилиндров позволяют оптимизировать процессы взаимодействия движущейся жидкости с электромагнитным полем, в том числе за счет действия электродинамических сил с одновременным нагревом жидкости за счет кондуктивно-конвекционного теплообмена с нагреваемыми кольцами и цилиндрами [3].

Короткозамкнутые цилиндры, связанные общим магнитным потоком, формализуются как параллельно включенные сопротивления, образующие слоистую систему нагрева. При создании эффективных конструкций для нагрева и обработки жидкостей в электромагнитных полях необходимо принимать толщину цилиндров (колец) меньше глубины проникновения тока в материал цилиндра. В этом случае в процессе преобразования электрической энергии в тепловую и механическую будут участвовать все цилиндры (кольца), установленные вокруг индуктора. В процессе проведения излагаемых исследований было показано, что даже при установке пяти коаксиальных цилиндров тепловыделение в наружном цилиндре наблюдается и составляет более 10 % от вводимой мощности. Кроме этого, выявлено новое свойство таких индукционных систем: максимальное выделение энергии наблюдается в цилиндре, для которого отношение толщины цилиндра к глубине проникновения максимально [3]. Из этого следует, что в индукционной системе, состоящей, например, из трех цилиндров одинаковой толщины, но изготовленных из разных немагнитных материалов (сталь-медь-сталь), максимальная мощность будет выделяться (до 80 %) в медном цилиндре. Это свойство рассматриваемой электромагнитной системы с одновременным расщеплением среднего цилиндра на отдельные короткозамкнутые кольца произвольной конфигурации позволяют создать в рабочем пространстве градиентное интенсивное магнитное поле для электрофизической и электродинамической обработки движущейся жидкости.

При строгом подходе процессы взаимодействия движущейся жидкости с электромагнитным полем с учетом развитой термодиффузии будут иметь трехмерный характер с многопараметрическими зависимостями. Конструкция рассматриваемого устройства имеет особенности, которые позволяют принять ряд допущений, дающих возможность аналитически решить задачу расчета поля в рабочем объеме с получением интегральных параметров. Примем, что толщина концентрических слоев значительно меньше, чем высота hi этих слоев, а расстояния между кольцами также значительно меньше высоты колец. При таких соотношениях можно считать, что в каждом слое проводящем и полупроводниковом существует одномерное синусоидальное электромагнитное поле, возбуждаемое магнитным потоком сердечника магнитопровода. Локальные отличия от одномерного характера поля будут влиять на краевые реактивные сопротивления цилиндров и на распределение плотности тока по сечению колец. Эти особенности будут учитываться в последующем путем введения дополнительных уточнений в расчет.

 

Литература:

 

  1. Инкин, А. И. Расчет индукционных систем нагрева трансформаторного типа / А.И. Инкин, В. С. Чередниченко, К. В. Хацевский, С. Ю. Ивликов. — Электротехника. — 2000. — № 11– С. 34–37.
  2. Хацевский, К. В. Электронагрев жидкостей и газов в индукционных установках с коаксиальными цилиндрами. — Павлодар: ЭКО, 2002. — 120 с.
  3. Хацевский, К. В. Энергоэффективные технологии электронагрева жидкостей и газов: монография / К. В. Хацевский, Т. В. Гоненко. — Омск: Изд-во ОмГТУ, 2013. — 176 с.
Основные термины (генерируются автоматически): движущаяся жидкость, кольцо, цилиндр, вторичная обмотка, вторичная цепь, электрическая энергия, процесс взаимодействия, расщепленный цилиндр, индуктор.


Ключевые слова

диффузия, энергосбережение., нагреватели, индукция, нагревание жидкости

Похожие статьи

Цепно-полевой подход к анализу переходных процессов...

Электромагнитные процессы преобразования энергии импульсного электрического разряда, происходящие в цепи катушки индуктора и в

В данной статье предлагается цепно-полевой подход к решению задачи переходных процессов при электромагнитных взаимодействиях...

Трансформатор тока в магнитном поле | Статья в журнале...

Если вторичная обмотка замкнута на некоторую нагрузку, т. е. к ней присоединена вторичная цепь, то в такой системе «вторичная обмоткавторичная цепь» под действием индуцируемой э. д. с. будет проходить ток I2 — вторичный [1]...

Разработка экспериментальной установки «Башня Тесла» для...

вторичная обмотка, Экспериментальная установка, электромагнитное поле, вторичная катушка, самостоятельный разряд, электрическая энергия, неоновая лампа, действующее значение напряжения...

Алгоритм расчета переходного процесса при ударе...

Савурбаев А., Дангалов Н. А., Шертайлаков Г. М., Эшонкулов Ш. У. Алгоритм расчета переходного процесса при ударе цилиндрического кольца о

В частности рассмотрены два предельных случая взаимодействия полное прилипания и свободного проскальзывания.

Математическое описание синхронного двигателя с постоянными...

Основные термины (генерируются автоматически): электромагнитный момент, обмотка, электромагнитная энергия, угол поворота, электрическая схема замещения, геометрическая

Математическое описание процесса выпарки повидла из вторичного сырья морковного сока.

Выбор электрогенераторов для ветроэнергетических установок

Исследованы модели электрогенераторов с использованием электрических эквивалентных

Энергия ветра для производства электроэнергии сегодня является уже сформированной

Использование постоянных магнитов удаляет поле обмотки (и связанные с ним потери...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Цепно-полевой подход к анализу переходных процессов...

Электромагнитные процессы преобразования энергии импульсного электрического разряда, происходящие в цепи катушки индуктора и в

В данной статье предлагается цепно-полевой подход к решению задачи переходных процессов при электромагнитных взаимодействиях...

Трансформатор тока в магнитном поле | Статья в журнале...

Если вторичная обмотка замкнута на некоторую нагрузку, т. е. к ней присоединена вторичная цепь, то в такой системе «вторичная обмоткавторичная цепь» под действием индуцируемой э. д. с. будет проходить ток I2 — вторичный [1]...

Разработка экспериментальной установки «Башня Тесла» для...

вторичная обмотка, Экспериментальная установка, электромагнитное поле, вторичная катушка, самостоятельный разряд, электрическая энергия, неоновая лампа, действующее значение напряжения...

Алгоритм расчета переходного процесса при ударе...

Савурбаев А., Дангалов Н. А., Шертайлаков Г. М., Эшонкулов Ш. У. Алгоритм расчета переходного процесса при ударе цилиндрического кольца о

В частности рассмотрены два предельных случая взаимодействия полное прилипания и свободного проскальзывания.

Математическое описание синхронного двигателя с постоянными...

Основные термины (генерируются автоматически): электромагнитный момент, обмотка, электромагнитная энергия, угол поворота, электрическая схема замещения, геометрическая

Математическое описание процесса выпарки повидла из вторичного сырья морковного сока.

Выбор электрогенераторов для ветроэнергетических установок

Исследованы модели электрогенераторов с использованием электрических эквивалентных

Энергия ветра для производства электроэнергии сегодня является уже сформированной

Использование постоянных магнитов удаляет поле обмотки (и связанные с ним потери...

Задать вопрос