Mbërthen tuba alumini me ngrohje induksioni

Tuba alumini me induksion me ngrohje me induksion me frekuencë të lartë

Romani zbaton fushat e ngrohje me induksion kërkojnë të analizojnë shpërndarjen e temperaturës brenda përbërësve të nxehtë duke marrë parasysh strukturat përkatëse dhe vetitë e materialit. Metoda e elementeve të fundme (FEM) siguron një mjet të fuqishëm për të kryer analiza të tilla dhe optimizimin e proceseve të ngrohjes me induksion përmes analizave dhe simulimeve numerike elektromagnetike dhe termike të bashkuara.

Qëllimi kryesor i këtij kontributi është të tregojë mundësinë e aplikimit të teknologjisë së duhur, të sofistikuar dhe efikase të bashkimit të induksionit për prodhimin e kolektorëve diellorë bazuar në simulimin numerik dhe eksperimentet e kryera.

Problem Përshkrimi

Kjo punë merret me modelimin e përbërësve për kolektorët diellorë të përshtatshëm për procesin e bashkimit, përkatësisht pjesët e tubave mbledhës (Fig. 1a). Tubat janë bërë nga aliazhi Al i llojit AW 3000 me përbërjen kimike të dhënë në Tabelën 1. Për bashkimin, përdoret aliazhi i tipit Al 104 (Tabela 2) së bashku me fluksin Braze Tec 32/80, të cilat mbetjet nuk janë -korozive. Intervali i temperaturës midis temperaturave të solidusit dhe të lëngut për aliazhin e bashkimit të Al 104 varion nga 575 ° C deri në 585 ° C. Temperatura solidus e materialit të tubit është 650 ° C.

Tabela 1 Përbërja kimike e aliazhit AW 3000 [wt. %]

Si Fe Cu Mn Mg Zn Cr Al
0.05-0.15 0.06-0.35 Maks. 0.1 0.3-0.6 0.02-0.20 0.05-0.3 Maks. 0.25 bilancit

Tabela 2 Përbërja kimike e aliazhit të bashkimit të tipit Al 104 [wt. %]

Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Al
11-13 0.6 Maks. 0.3 0.15 0.1 0.2 Maks. 0.15 bilancit

Procesi i bashkimit supozon aplikimin e ngrohjes induktive. Shtë e nevojshme të projektohet sistemi i ngrohjes induktive në një mënyrë të tillë që temperaturat e bashkimit të arrihen në zonën e bashkimit (metalet e bashkuar - aliazhi i bashkimit) në të njëjtën kohë. Nga ky këndvështrim, një përzgjedhje e duhur e spirales induktive, gjeometrisë së saj dhe parametrave të funksionimit (kryesisht frekuenca dhe rryma e burimit) është shumë e rëndësishme. Forma dhe dimensionet e mbështjelljes së induksionit të ftohur me ujë të bakrit janë treguar në Fig. 1b

Efekti i parametrave përkatës të ngrohjes induktive në shpërndarjen e temperaturës në pjesët e gërshetuara u vlerësua duke përdorur simulimin numerik të ngrohjes me induksion duke aplikuar kodin e programit ANSYS 10.0.

Modeli i simulimit

Në përputhje me metodologjinë e zgjidhjes së problemeve elektromagnetike dhe termike të bashkuara nga FEM duke përdorur softuerin ANSYS 10.0 [3-5], u zhvillua modeli i simulimit të procesit të ngrohjes me induksion për bashkimin, duke përfshirë kushtet gjeometrike, fizike dhe fillestare dhe kufitare. Qëllimi kryesor i simulimit numerik ishte përcaktimi i parametrave optimale të ngrohjes induktive (frekuenca dhe rryma e burimit) për të arritur shpërndarjen e kërkuar të temperaturës në zonën e formimit të nyjeve.

Modeli i sugjeruar 3D (Fig. 2) për analizën elektromagnetike përbëhet nga modeli i tubave, aliazhi i bashkimit, spiralja e induksionit e ftohur me ujë dhe ajri përreth (nuk tregohet në Fig. 2). Në analizën termike, u morën parasysh vetëm tubat dhe aliazhi i bashkimit. Një detaj i rrjetës së gjeneruar nga elementet lineare, 8-nyjore në zonën e formimit të nyjeve ilustrohet në Fig. 2b.

Fig. 2 a) Modeli gjeometrik për analizën elektromagnetike pa ajrin përreth dhe b) detajet e rrjetës 3D të gjeneruara në zonën e formimit të nyjeve. Varësitë e temperaturës të vetive elektrike dhe termike të aliazhit AW 3000 dhe aliazhit të bashkimit Al 104 janë marrë duke përdorur JMatPro softuer [6]. Duke ndjekur faktin se materialet e aplikuara nuk janë magnetike, përshkueshmëria e tyre relative µr = 1.

Temperatura fillestare e materialeve të bashkuara ishte 20 ° C. Supozoheshin kontakte perfekte elektrike dhe termike në sipërfaqet kufitare të materialeve. Frekuenca e rrymës së burimit në spiralën e induksionit supozohej të ishte 350 kHz. Vlera e rrymës së burimit u përcaktua nga intervali prej 600 A në 700 A. Ftohja e tubave të bashkuar me konvekcion të lirë dhe rrezatim në ajër me temperaturë 20 ° C u mor parasysh. U përcaktua koeficienti i kombinuar i transferimit të nxehtësisë, i varur nga temperatura e sipërfaqes së pjesëve të gërshetuara. Në Fig. 3, shpërndarja e temperaturës në përbërësit e bashkuar pas arritjes së temperaturave të kërkuara në zonën e bashkimit janë treguar për vlerat e zgjedhura të rrymave të burimit të aplikuar në induksioni i ngrohjes spirale. Koha prej 36 sekondash duke përdorur rrymën e burimit prej 600 A duket të jetë mjaft e gjatë. Ngrohja e shpejtë duke aplikuar rrymën e burimit prej 700 A nuk mund të jetë e mjaftueshme për shkrirjen e aliazhit të bashkimit Al 104. Për këtë arsye rekomandohet rryma e burimit përafërsisht e nivelit prej 620 A deri në 640 A që çon në kohën e bashkimit nga 25 në 27.5 sekonda

Mbërthen tuba alumini me ngrohje induksioni