基于感应加热的线圈磁场及钢板温度场优化设计

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随着科学技术的发展,节能减排、清洁环保已成为当今重要的主题之一。而传统的通过燃烧煤、石油、天然气等产生明火的加热方式,不仅对环境造成了严重的污染,而且在加热过程中大部分热量散失在空气中,造成对资源的浪费。因此为了达到节能减排的目标,感应加热技术以其加热速度快、节能、加热效率高、无污染、安全可靠等优点被逐渐广泛应用于工业生产和日常生活中,将逐步取代传统明火加热方式成为今后厨房锅具主流的加热方式。虽然感应加热技术有诸多优点,但是在感应加热过程中还存在很多问题需要解决,如:锅具表面的加热效率与感应加热的速度有关,在加热过程中温度的分布均匀问题也会对锅具造成一定的损坏。所以对电磁炉磁路、材料的选择、线圈形状及结构、电磁场分布、温度场分布的研究更具有现实意义。  本文通过对感应加热原理的分析,运用(ANSYS)有限元软件对传统圆盘线圈下锅具感应加热建立了电磁场、温度场数学模型,并对其加热过程中电磁场、温度场分布进行模拟仿真。结果显示在传统圆盘线圈加热过程中,锅底位置温度较低,加热效率低,温度分布不均匀。所以通过设计一种新型线圈形状来模拟自然明火的加热方式,需要小火加热锅底时,温区集中于锅底位置;在需要锅具整体加热时,锅底温度最高,其它区域温度相对较高,锅具温区分布更加合理,进一步提高了加热效率。  最后通过比较两种形状的线圈加热过程中锅具表面的温度场仿真结果,并且通过实验验证,证明优化后的线圈形状在加热中,加热效率更高,比较符合实际应用。
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