本文關(guān)鍵詞：輸送管道中頻感應(yīng)加熱雙場(chǎng)耦合及優(yōu)化設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 中頻感應(yīng)加熱 電磁場(chǎng) 溫度場(chǎng) 渦流場(chǎng) 優(yōu)化設(shè)計(jì)

【摘要】：為了提高石油、天然氣等輸送管道的質(zhì)量,本文針對(duì)輸送管道中頻感應(yīng)加熱熱處理工藝參數(shù)優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行了研究。利用COMSOL軟件建立了輸送管道中頻感應(yīng)加熱的磁-熱雙場(chǎng)耦合仿真模型,分析了管道工件內(nèi)部電磁場(chǎng),渦流場(chǎng)和溫度場(chǎng)的變化規(guī)律,獲得了感應(yīng)加熱的各主要參數(shù)對(duì)加熱效果的影響,探索了感應(yīng)器設(shè)計(jì)的指導(dǎo)原則和工藝參數(shù)的改進(jìn)措施。本文的研究?jī)?nèi)容主要包括：首先在電磁場(chǎng)理論和傳熱學(xué)原理的基礎(chǔ)上,運(yùn)用相量法建立了輸送管道感應(yīng)加熱的不均勻內(nèi)熱源模型,解釋了管道加熱溫度分布不均勻的問(wèn)題。同時(shí)引入磁矢位建立了感應(yīng)加熱的電磁場(chǎng)數(shù)學(xué)模型和溫度場(chǎng)數(shù)學(xué)模型。然后結(jié)合輸送管道中頻感應(yīng)熱熱處理的特點(diǎn),建立了輸送管道和感應(yīng)線圈的二維軸對(duì)稱計(jì)算模型,設(shè)置了電磁場(chǎng)和溫度場(chǎng)的邊界條件,并對(duì)該模型進(jìn)行了有限元網(wǎng)格劃分。為了更好的模擬管道在中頻感應(yīng)加熱過(guò)程中溫度場(chǎng)、電磁場(chǎng)和渦流場(chǎng)的變化規(guī)律,與傳統(tǒng)采用定值熱物理參數(shù)的有限元分析不同,本文所采用熱物理參數(shù)是隨溫度變化的。在此基礎(chǔ)上,獲得了熱影響區(qū)的電磁場(chǎng)和溫度場(chǎng)分布情況,并研究了中頻感應(yīng)加熱電參數(shù)(電流,頻率)和線圈結(jié)構(gòu)參數(shù)等對(duì)輸送管道溫度場(chǎng)的影響。最后進(jìn)行實(shí)際工況下輸送管道中頻感應(yīng)加熱試驗(yàn),并根據(jù)試驗(yàn)所采集的數(shù)據(jù)驗(yàn)證仿真規(guī)律的準(zhǔn)確性,綜合所得的規(guī)律來(lái)指導(dǎo)中頻感應(yīng)加熱工藝參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。結(jié)果表明：提高頻率、增大輸入電流、增加線圈匝數(shù)以及減小空氣間隙都可以提高加熱效果,最后的優(yōu)化方案合理可行。
【關(guān)鍵詞】：中頻感應(yīng)加熱 電磁場(chǎng) 溫度場(chǎng) 渦流場(chǎng) 優(yōu)化設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TE973
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 課題研究的目的和意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外感應(yīng)加熱數(shù)值模擬的研究現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 國(guó)外感應(yīng)加熱數(shù)值模擬的研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)感應(yīng)加熱數(shù)值模擬的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 課題的主要研究?jī)?nèi)容15-16
• 1.4 本章小結(jié)16-17
• 第二章 中頻感應(yīng)加熱的基本理論17-29
• 2.1 引言17
• 2.2 中頻感應(yīng)加熱的工作原理17-18
• 2.3 中頻感應(yīng)加熱的電磁場(chǎng)理論分析18-27
• 2.3.1 電磁感應(yīng)和渦流熱效應(yīng)18-19
• 2.3.2 集膚效應(yīng)和集膚深度19-23
• 2.3.3 鄰近效應(yīng)和圓環(huán)效應(yīng)23-24
• 2.3.4 冷態(tài)渦流和熱態(tài)渦流的透入深度24-25
• 2.3.5 透入式加熱和傳導(dǎo)式加熱25-27
• 2.4 本章小結(jié)27-29
• 第三章 中頻感應(yīng)加熱的有限元分析29-45
• 3.1 引言29
• 3.2 電磁場(chǎng)有限元分析29-32
• 3.2.1 基于磁矢位的電磁場(chǎng)分析29-30
• 3.2.2 電磁場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型30-32
• 3.3 溫度場(chǎng)的有限元分析32-35
• 3.3.1 熱傳導(dǎo)32
• 3.3.2 對(duì)流換熱32-33
• 3.3.3 熱輻射33
• 3.3.4 溫度場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型33-35
• 3.4 感應(yīng)加熱的有限元建模35-43
• 3.4.1 感應(yīng)加熱的建模分析步驟35-36
• 3.4.2 建立幾何模型36-37
• 3.4.3 材料的熱物性參數(shù)37-39
• 3.4.4 邊界條件及網(wǎng)格劃分39-43
• 3.5 本章小結(jié)43-45
• 第四章 中頻感應(yīng)系統(tǒng)的數(shù)值計(jì)算與分析45-57
• 4.1 引言45
• 4.2 總體分析45-51
• 4.2.1 電磁場(chǎng)計(jì)算結(jié)果分析45-49
• 4.2.2 溫度場(chǎng)計(jì)算結(jié)果分析49-51
• 4.3 中頻感應(yīng)加熱過(guò)程中各參數(shù)對(duì)加熱效果的影響51-56
• 4.3.1 電參數(shù)對(duì)加熱效果的影響51-53
• 4.3.2 線圈結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)加熱效果的影響53-56
• 4.4 本章小結(jié)56-57
• 第五章 輸送管道中頻感應(yīng)加熱試驗(yàn)57-71
• 5.1 引言57
• 5.2 試驗(yàn)系統(tǒng)的搭建57-61
• 5.3 中頻加熱試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析61-65
• 5.3.1 電流頻率61
• 5.3.2 輸入電流61-62
• 5.3.3 空氣間隙62-63
• 5.3.4 線圈螺距63
• 5.3.5 線圈線徑63-64
• 5.3.6 線圈匝數(shù)64-65
• 5.4 中頻感應(yīng)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)與試驗(yàn)分析65-69
• 5.4.1 電流頻率的選擇65-66
• 5.4.2 感應(yīng)加熱器主要尺寸的確定66-68
• 5.4.3 輸入電流的確定68
• 5.4.4 優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)與試驗(yàn)68-69
• 5.5 本章小結(jié)69-71
• 第六章 總結(jié)與展望71-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 發(fā)表論文77-79
• 致謝79

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張玉英,王永宏,趙國(guó)相;中頻感應(yīng)加熱裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理[J];石油礦場(chǎng)機(jī)械;2004年04期

2 蔡紀(jì)雄;沈中華;彭莉;;地質(zhì)鉆桿中頻感應(yīng)加熱熱處理工藝的應(yīng)用分析[J];探礦工程(巖土鉆掘工程);2010年07期

3 蔣京頤，陳惟岐，，王好賢;中頻感應(yīng)加熱裝置的最佳阻抗匹配[J];大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào);1995年02期

4 常玉敏,程根發(fā),楊紅梅;中頻感應(yīng)加熱裝置的改進(jìn)[J];金屬熱處理;1998年01期

5 劉紅艷;中頻感應(yīng)加熱負(fù)載分析[J];工業(yè)加熱;1999年05期

6 王三云;鋼管中頻感應(yīng)加熱熱處理的優(yōu)點(diǎn)及最新技術(shù)[J];焊管;2001年03期

7 趙向力;;中頻感應(yīng)加熱時(shí)的質(zhì)量控制措施淺析[J];中國(guó)科技財(cái)富;2009年06期

8 何繼龍;李德昌;;溫度閉環(huán)在3PE管道中頻感應(yīng)加熱中的應(yīng)用[J];全面腐蝕控制;2009年11期

9 于良煒;;中頻感應(yīng)加熱的熱處理線系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];機(jī)械管理開(kāi)發(fā);2011年01期

10 林支康;彈條中頻感應(yīng)加熱成型及余熱淬火[J];電爐;1985年01期

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 常少文;油井管中頻感應(yīng)加熱熱處理生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2012年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前7條

1 易小開(kāi);輸送管道中頻感應(yīng)加熱雙場(chǎng)耦合及優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];天津工業(yè)大學(xué);2015年

2 汪義旺;新型中頻感應(yīng)加熱電源控制系統(tǒng)的研究[D];江南大學(xué);2008年

3 李月朋;智能中頻感應(yīng)加熱電源的研制[D];山東科技大學(xué);2006年

4 張洪亮;直縫焊管中頻感應(yīng)加熱過(guò)程有限元模擬[D];燕山大學(xué);2010年

5 張文奎;中頻感應(yīng)加熱溫度控制方法的研究[D];河北工程大學(xué);2014年

6 楊曉靜;數(shù)字化中頻感應(yīng)加熱電源關(guān)鍵技術(shù)研究[D];西安建筑科技大學(xué);2012年

7 劉瀟;諧振式中頻感應(yīng)加熱電源研究與設(shè)計(jì)[D];湖南大學(xué);2009年

本文編號(hào)：791516