Induktiounsléisung Aluminiumröhre mat Héichfrequenz Induktioun Heizung
De Roman Uwendungsberäicher vun Induktioun erfuerderen d'Temperaturverdeelung bannent den erhëtzte Komponenten ze analyséieren andeems Dir déi entspriechend Strukturen an déi materiell Eegeschafte berécksiichtegt. D'Finite Element Method (FEM) bitt e staarkt Instrument fir sou Analysen an Optimiséierung vun Induktionsheizungsprozesser duerch gekoppelt elektromagnetesch an thermesch numeresch Analysen a Simulatiounen ze maachen.
D'Haaptziel vun dësem Bäitrag ass d'Méiglechkeet vun der Uwendung vun der richteger, sophistikéierter an effizienter Induktiounsléisungstechnologie fir d'Fabrikatioun vu Sonnekollektoren unzeginn op Basis vun der numerescher Simulatioun an duerchgefouert Experimenter.
Problembeschreiwung
Dëst Wierk beschäftegt sech mat dem Design vu Komponente fir Sonnekollektoren, déi fir e Läschprozess passen, nämlech d'Deeler vum Sammelréier (Fig. 1a). Röhre ginn aus der Al Legierung vum AW 3000 Typ mat der chemescher Zesummesetzung an der Tabell 1. Fir d'Läschung gëtt d'Legierung vum Al 104 Typ benotzt (Tab. 2) zesumme mam Flux Braze Tec 32/80 déi Reschter sinn net -korrosiv. D'Temperaturintervall tëscht Solidus a Liquidustemperaturen fir d'Al 104 Lötlegierung läit tëschent 575 ° C bis 585 ° C. D'Solidustemperatur vum Tubermaterial ass 650 ° C.
Tabell 1 Chemesch Zesummesetzung vun AW 3000 Legierung [wt. %]
| Si | Fe | Cu | Mn | Mg | Zn | Cr | Al |
| 0.05-0.15 | 0.06-0.35 | Max. 0.1 | 0.3-0.6 | 0.02-0.20 | 0.05-0.3 | Max. 0.25 | Gläichgewiicht |
Tabell 2 Chemesch Zesummesetzung vun der Läschlegierung vum Al 104 Typ [wt. %]
| Si | Fe | Cu | Mn | Mg | Zn | Ti | Al |
| 11-13 | 0.6 | Max. 0.3 | 0.15 | 0.1 | 0.2 | Max. 0.15 | Gläichgewiicht |
De Läschprozess stellt d'Applikatioun vun der Induktionsheizung un. Et ass noutwendeg de System vun der Induktiounsheizung esou ze designen datt d'Holzentemperaturen an der gemeinsamer Zone (Lötmetall - Lötlegierung) an der selwechter Zäit erreecht ginn. Aus dësem Standpunkt ass eng korrekt Auswiel vun Induktiounsspiral, seng Geometrie an Operatiounsparameter (haaptsächlech d'Frequenz an de Quellstroum) ganz wichteg. D'Form an d'Dimensioune vun der designter Kupfer waassergekillter Induktiounsspiral ginn an der Fig. 1b gewisen
Den Effekt vun de relevante Parameteren vun der Induktiounsheizung op d'Temperaturverdeelung an de lafenden Deeler gouf mat der numerescher Simulatioun vun der Induktionsheizung beurteelt andeems de Programmcode ANSYS 10.0 applizéiert.
Simulatiounsmodell
Geméiss der Methodik vun der Léisung vu gekoppelten elektromagnéiteschen an thermesche Probleemer vu FEM mat der ANSYS 10.0 Software [3-5], gouf de Simulatiounsmodell vum Induktiounsheizungsprozess fir d'Léisung entwéckelt geometresch, kierperlech an initial a Grenzbedingungen abegraff. D'Haaptziel vun der numerescher Simulatioun war d'Optimal Parameter vun der Induktionsheizung ze definéieren (d'Frequenz an de Quellstroum) fir déi erfuerderlech Temperaturverdeelung an der Zone vun der Gelenkbildung z'erreechen.
Virgeschloen 3D-Modell (Fig. 2) fir elektromagnéitesch Analyse besteet aus dem Modell vu Réier, Lötlegierung, Waasser ofgekillte Induktiounsspiral a ronderëm Loft (net an der Fig. 2 gewisen). An der thermescher Analyse goufen nëmmen d'Réier an d'Holzlegierung berécksiichtegt. En Detail vum Mesh entsteet aus de Linear, 8-Knuet Elementer an der Zon vun der Gelenkbildung gëtt an der Fig. 2b illustréiert.
Fig. 2 a) Geometrescht Modell fir elektromagnéitesch Analyse ouni Ëmgéigend Loft a b) Detail vum 3D Mesh entstanen an der Zone vun der Gelenkbildung. D'Temperatur Ofhängegkeete vun elektreschen an thermeschen Eegeschafte vun der AW 3000 Legierung an der Al 104 Schmelzlegierung goufen mat JMatPro kritt Software [6]. Folgend der Tatsaach datt d'applizéiert Material net-magnetesch sinn, hir relativer Permeabilitéit µr = 1.
Déi initial Temperatur vu geschweestem Material war 20 ° C. Perfekt elektresch an thermesch Kontakter op de Grenzfläche vu Materialie sollen ugeholl ginn. D'Frequenz vum Quellstroum an der Induktiounsspiral sollt 350 kHz sinn. De Wäert vum Quellstroum gouf vum Intervall vun 600 A bis 700 A. definéiert. Ofkillung vun de geläschte Réier duerch fräi Konvektioun a Stralung an d'Loft mat der Temperatur vun 20 ° C gouf berécksiichtegt. Kombinéiert Wärmetransferkoeffizient ofhängeg vun der Uewerflächentemperatur vun de geläschten Deeler gouf definéiert. An der Fig. 3 sinn d'Temperaturverdeelung an de gesollegte Komponenten nom Erreeche vun erfuerderlechen Temperaturen an der Gelenkzone fir gewielte Wäerter vun ugewandte Quellstréimungen an Induktioun Heizspiral. D'Zäit vu 36 Sekonne mat der Quellstroum vu 600 A schéngt relativ laang ze sinn. Déi séier Heizung mat der Quellstroum vun 700 A kann net duer goen fir d'Schmelze vun der Al 104 Lötlegierung. Aus dëser Ursaach ass d'Quellstroum ongeféier vum Niveau vu 620 A bis 640 A recommandéiert ze féieren zu der Läschzäit vu 25 op 27.5 Sekonnen ...
