预热式铝棒双轮对永磁加热器的设计及仿真研究
发布时间：2021-10-15 06:23
永磁感应加热器主要用于铝棒在挤压前的预热,具有能耗低、能效高、加热均匀、清洁环保等一系列优点,在近几年得到了快速的发展。采用永磁感应的加热方法加热铝棒,可以在铝棒长度方向上形成温度梯度,同时由于电流的趋肤效应,铝棒径向可以形成温度梯度,进而实现铝棒的等温挤压,有利于提高产品质量。本文提出一种新型组合加热方法,同时设计一款新型永磁感应加热器,在保证永磁感应加热以上优点的同时,提高其加热速度,从而提高其生产效率,以适应工业化生产。本文主要工作如下:（1）设计永磁感应加热器。首先对工业上的两款典型感应加热器进行分析,根据所选铝棒规格,以及相关参数,设计XWTMM永磁感应加热器,分析XWTMM永磁感应加热器的可行性和优越性。在此基础上,提出组合加热的方法,先进行感应加热预热,然后进行永磁感应加热,提高铝棒的加热的效率。（2）建立永磁感应加热器电磁场和温度场模型。应用电磁学和传热学基本理论,分别建立永磁感应加热电磁场以及温度场的有限元模型。同时对永磁加热COMSOL数值模拟进行概述。（3）采用COMSOL分析永磁感应加热过程及结果。首先建立永磁感应加热器实体模型,并对实体模型进行基本定义、网格划...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
感应加热原理图[14]
东南大学硕士学位论文4源相连，电源为超导线圈提供交变电流，流过超导线圈的交变电流产生交变磁场，铝棒表面感应出涡流，从而加热铝棒，使得铝棒温度升高[16]。传统的感应加热方法，线圈中会产生大量热量，需要用水对线圈进行冷却，导致热量损耗较多，因此，整体的能源效率相当低，仅有40%～60%。然而，超导线圈感应加热铝棒，不需用冷却水冷却线圈，从而大大提高了超导线圈感应加热的能源利用率。但是，超导线圈本身成本以及将超导线圈保持在低温恒温器，成本相对较高，限制了其进一步推广使用。图1-2超导线圈感应加热原理图[17]1.2.2永磁感应加热器的加热方式永磁感应加热是利用电机带动嵌有永磁体的滚筒亦或圆盘高速旋转，从而产生变化的磁场，导体固定或者在磁场中运动，从而在导体中产生涡流，并对导体进行加热。2005年，日本学者TakashiWatababe提出了一种新型永磁感应加热装置。图中，滚筒上嵌有N极和S极交替分布的永磁体，滚筒在电机的带动下高速旋转产生变化的磁场，导电圆筒通过电机带动也绕其轴线低速旋转，导电圆筒中感应出涡流，逐渐加热圆筒中的粉末。图1-3TakashiWatababe提出的永磁感应加热器模型示意图[5]2011年，意大利FabrizioDughiero教授提出一种多转子永磁感应加热器。该加热器加热速度快，产品质量好，生产效率高和能源利用率高，能准确控铝棒长度方向的温度梯度，从而实现等温挤压。
东南大学硕士学位论文4源相连，电源为超导线圈提供交变电流，流过超导线圈的交变电流产生交变磁场，铝棒表面感应出涡流，从而加热铝棒，使得铝棒温度升高[16]。传统的感应加热方法，线圈中会产生大量热量，需要用水对线圈进行冷却，导致热量损耗较多，因此，整体的能源效率相当低，仅有40%～60%。然而，超导线圈感应加热铝棒，不需用冷却水冷却线圈，从而大大提高了超导线圈感应加热的能源利用率。但是，超导线圈本身成本以及将超导线圈保持在低温恒温器，成本相对较高，限制了其进一步推广使用。图1-2超导线圈感应加热原理图[17]1.2.2永磁感应加热器的加热方式永磁感应加热是利用电机带动嵌有永磁体的滚筒亦或圆盘高速旋转，从而产生变化的磁场，导体固定或者在磁场中运动，从而在导体中产生涡流，并对导体进行加热。2005年，日本学者TakashiWatababe提出了一种新型永磁感应加热装置。图中，滚筒上嵌有N极和S极交替分布的永磁体，滚筒在电机的带动下高速旋转产生变化的磁场，导电圆筒通过电机带动也绕其轴线低速旋转，导电圆筒中感应出涡流，逐渐加热圆筒中的粉末。图1-3TakashiWatababe提出的永磁感应加热器模型示意图[5]2011年，意大利FabrizioDughiero教授提出一种多转子永磁感应加热器。该加热器加热速度快，产品质量好，生产效率高和能源利用率高，能准确控铝棒长度方向的温度梯度，从而实现等温挤压。
【参考文献】：
期刊论文
[1]论铝锭线性梯度加热对实现快速等温挤压和产业升级的影响——芬兰埃弗马格永磁梯度加热器应用实例[J]. 刘佩成,李展志,严荣庆,王益农,程坤,郭正军,刘静安. 铝加工. 2016(01)
[2]铝合金铸锭挤压前预热技术的发展与进步—永磁加热器的特点及应用[J]. 刘佩成,刘静安,王益龙. 铝加工. 2015(01)
[3]感应热处理的历史、现状与发展——感应热处理技术路线图[J]. 朱会文,沈庆通. 金属加工(热加工). 2014(01)
[4]导磁体在感应加热中的应用[J]. 顾晓文,史文,罗娟娟. 热处理. 2009(02)
[5]感应加热工艺与设备的发展状况及趋势(下)[J]. 孙宁,施建华. 金属加工(热加工). 2009(03)
[6]感应加热工艺与设备的发展状况及趋势(上)[J]. 孙宁,施建华. 金属加工(热加工). 2009(01)
[7]专业数值分析系统COMSOL Multiphysics[J]. CAD/CAM与制造业信息化. 2008(09)
[8]感应加热技术的近期发展[J]. 沈庆通. 机械工人. 2005(06)
[9]感应加热技术的应用[J]. 孙宁,吕德隆. 机械工人(热加工). 2004(06)
[10]感应加热工件内电磁场计算及其有限元模拟[J]. 吴金富,许雪峰. 浙江工业大学学报. 2004(01)
硕士论文
[1]感应加热温度场的数值模拟[D]. 张月红.江南大学 2008
本文编号：3437587
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
感应加热原理图[14]
东南大学硕士学位论文4源相连，电源为超导线圈提供交变电流，流过超导线圈的交变电流产生交变磁场，铝棒表面感应出涡流，从而加热铝棒，使得铝棒温度升高[16]。传统的感应加热方法，线圈中会产生大量热量，需要用水对线圈进行冷却，导致热量损耗较多，因此，整体的能源效率相当低，仅有40%～60%。然而，超导线圈感应加热铝棒，不需用冷却水冷却线圈，从而大大提高了超导线圈感应加热的能源利用率。但是，超导线圈本身成本以及将超导线圈保持在低温恒温器，成本相对较高，限制了其进一步推广使用。图1-2超导线圈感应加热原理图[17]1.2.2永磁感应加热器的加热方式永磁感应加热是利用电机带动嵌有永磁体的滚筒亦或圆盘高速旋转，从而产生变化的磁场，导体固定或者在磁场中运动，从而在导体中产生涡流，并对导体进行加热。2005年，日本学者TakashiWatababe提出了一种新型永磁感应加热装置。图中，滚筒上嵌有N极和S极交替分布的永磁体，滚筒在电机的带动下高速旋转产生变化的磁场，导电圆筒通过电机带动也绕其轴线低速旋转，导电圆筒中感应出涡流，逐渐加热圆筒中的粉末。图1-3TakashiWatababe提出的永磁感应加热器模型示意图[5]2011年，意大利FabrizioDughiero教授提出一种多转子永磁感应加热器。该加热器加热速度快，产品质量好，生产效率高和能源利用率高，能准确控铝棒长度方向的温度梯度，从而实现等温挤压。
东南大学硕士学位论文4源相连，电源为超导线圈提供交变电流，流过超导线圈的交变电流产生交变磁场，铝棒表面感应出涡流，从而加热铝棒，使得铝棒温度升高[16]。传统的感应加热方法，线圈中会产生大量热量，需要用水对线圈进行冷却，导致热量损耗较多，因此，整体的能源效率相当低，仅有40%～60%。然而，超导线圈感应加热铝棒，不需用冷却水冷却线圈，从而大大提高了超导线圈感应加热的能源利用率。但是，超导线圈本身成本以及将超导线圈保持在低温恒温器，成本相对较高，限制了其进一步推广使用。图1-2超导线圈感应加热原理图[17]1.2.2永磁感应加热器的加热方式永磁感应加热是利用电机带动嵌有永磁体的滚筒亦或圆盘高速旋转，从而产生变化的磁场，导体固定或者在磁场中运动，从而在导体中产生涡流，并对导体进行加热。2005年，日本学者TakashiWatababe提出了一种新型永磁感应加热装置。图中，滚筒上嵌有N极和S极交替分布的永磁体，滚筒在电机的带动下高速旋转产生变化的磁场，导电圆筒通过电机带动也绕其轴线低速旋转，导电圆筒中感应出涡流，逐渐加热圆筒中的粉末。图1-3TakashiWatababe提出的永磁感应加热器模型示意图[5]2011年，意大利FabrizioDughiero教授提出一种多转子永磁感应加热器。该加热器加热速度快，产品质量好，生产效率高和能源利用率高，能准确控铝棒长度方向的温度梯度，从而实现等温挤压。
【参考文献】：
期刊论文
[1]论铝锭线性梯度加热对实现快速等温挤压和产业升级的影响——芬兰埃弗马格永磁梯度加热器应用实例[J]. 刘佩成,李展志,严荣庆,王益农,程坤,郭正军,刘静安. 铝加工. 2016(01)
[2]铝合金铸锭挤压前预热技术的发展与进步—永磁加热器的特点及应用[J]. 刘佩成,刘静安,王益龙. 铝加工. 2015(01)
[3]感应热处理的历史、现状与发展——感应热处理技术路线图[J]. 朱会文,沈庆通. 金属加工(热加工). 2014(01)
[4]导磁体在感应加热中的应用[J]. 顾晓文,史文,罗娟娟. 热处理. 2009(02)
[5]感应加热工艺与设备的发展状况及趋势(下)[J]. 孙宁,施建华. 金属加工(热加工). 2009(03)
[6]感应加热工艺与设备的发展状况及趋势(上)[J]. 孙宁,施建华. 金属加工(热加工). 2009(01)
[7]专业数值分析系统COMSOL Multiphysics[J]. CAD/CAM与制造业信息化. 2008(09)
[8]感应加热技术的近期发展[J]. 沈庆通. 机械工人. 2005(06)
[9]感应加热技术的应用[J]. 孙宁,吕德隆. 机械工人(热加工). 2004(06)
[10]感应加热工件内电磁场计算及其有限元模拟[J]. 吴金富,许雪峰. 浙江工业大学学报. 2004(01)
硕士论文
[1]感应加热温度场的数值模拟[D]. 张月红.江南大学 2008
本文编号：3437587
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