Tubi ta 'l-Aluminju għall-Ibbrejżjar b'Induzzjoni bi Tisħin b'Induzzjoni ta' Frekwenza Għolja
L - oqsma ġodda ta 'applikazzjonijiet ta' tisħin ta 'induzzjoni jeħtieġu li janalizzaw id-distribuzzjoni tat-temperatura ġewwa l-komponenti msaħħna billi jqisu l-istrutturi korrispondenti u l-proprjetajiet tal-materjal. Il-metodu tal-element finit (FEM) jipprovdi għodda qawwija biex iwettaq tali analiżi u ottimizzazzjoni ta 'proċessi ta' tisħin b'induzzjoni permezz ta 'analiżi u simulazzjonijiet numeriċi elettromanjetiċi u termali akkoppjati.
L-għan ewlieni ta 'din il-kontribuzzjoni huwa li tindika l-possibbiltà ta' applikazzjoni tat-teknoloġija tal-ibbrejżjar ta 'induzzjoni xierqa, sofistikata u effiċjenti għall-manifattura ta' kolletturi solari bbażata fuq simulazzjoni numerika u esperimenti mwettqa.
Deskrizzjoni tal-problema
Dan ix-xogħol jittratta dwar id-disinn ta 'komponenti għall-kolletturi solari adattati għall-proċess tal-ibbrejżjar, jiġifieri l-partijiet tat-tubi tal-ġbir (Fig. 1a). Tubi huma magħmula mill-liga Al tat-tip AW 3000 bil-kompożizzjoni kimika mogħtija fit-Tabella 1. Għall-ibbrejżjar, tintuża l-liga tat-tip Al 104 (Tabella 2) flimkien mal-fluss Braze Tec 32/80 liema residwi mhumiex -korrużiv. L-intervall tat-temperatura bejn it-temperaturi solidus u liquidus għall-liga tal-ibbrejżjar Al 104 tvarja minn 575 ° C sa 585 ° C. It-temperatura solidus tal-materjal tat-tubu hija 650 ° C.
Tabella 1 Kompożizzjoni kimika tal-liga AW 3000 [wt. %]
| Si | Fe | Cu | Mn | Mg | Zn | Cr | Al |
| 0.05-0.15 | 0.06-0.35 | mass. 0.1 | 0.3-0.6 | 0.02-0.20 | 0.05-0.3 | mass. 0.25 | bilanċ |
Tabella 2 Kompożizzjoni kimika tal-liga tal-ibbrejżjar tat-tip Al 104 [wt. %]
| Si | Fe | Cu | Mn | Mg | Zn | Ti | Al |
| 11-13 | 0.6 | mass. 0.3 | 0.15 | 0.1 | 0.2 | mass. 0.15 | bilanċ |
Il-proċess tal-ibbrejżjar jissoponi l-applikazzjoni ta 'tisħin bl-induzzjoni. Huwa meħtieġ li s-sistema tat-tisħin bl-induzzjoni tiġi ddisinjata b'tali mod li t-temperaturi tal-ibbrejżjar għandhom jintlaħqu fiż-żona konġunta (metalli ibbrejżjati - liga tal-ibbrejżjar) fl-istess ħin. Minn dan il-lat, għażla xierqa ta 'koljatura ta' induzzjoni, il-ġeometrija u l-parametri ta 'tħaddim tagħha (prinċipalment il-frekwenza u l-kurrent tas-sors) hija importanti ħafna. Il-forma u d-dimensjonijiet tal-coil tal-induzzjoni mkessaħ bl-ilma tar-ram murija fil-Fig. 1b
L-effett tal-parametri rilevanti tat-tisħin bl-induzzjoni fuq id-distribuzzjoni tat-temperatura fil-partijiet ibbrejżjati ġie vvalutat bl-użu tas-simulazzjoni numerika tat-tisħin bl-induzzjoni bl-applikazzjoni tal-kodiċi tal-programm ANSYS 10.0.
Mudell ta 'simulazzjoni
Skond il-metodoloġija tas-soluzzjoni ta 'problemi elettromanjetiċi u termali akkoppjati minn FEM bl-użu tas-softwer ANSYS 10.0 [3-5], il-mudell ta' simulazzjoni ta 'proċess ta' tisħin ta 'induzzjoni għall-ibbrejżjar ġie żviluppat inklużi kundizzjonijiet ġeometriċi, fiżiċi u inizjali u tal-konfini. L-għan ewlieni tas-simulazzjoni numerika kien li tiddefinixxi l-aħjar parametri ta 'tisħin bl-induzzjoni (il-frekwenza u s-sors tal-kurrent) biex tinkiseb id-distribuzzjoni meħtieġa tat-temperatura fiż-żona tal-formazzjoni tal-ġog.
Mudell 3D issuġġerit (Fig. 2) għall-analiżi elettromanjetika jikkonsisti fil-mudell ta 'tubi, liga tal-ibbrejżjar, coil ta' induzzjoni mkessaħ bl-ilma u arja tal-madwar (mhux murija f'Fig. 2). Fl-analiżi termika, it-tubi u l-ibbrejżjar tal-liga biss ġew ikkunsidrati. Dettall tal-malja ġġenerat mill-elementi lineari ta '8 nodi fiż-żona tal-formazzjoni tal-ġonta huwa muri fil-Fig. 2b.
Fig. 2 a) Mudell ġeometriku għal analiżi elettromanjetika mingħajr arja tal-madwar ub) dettall tal-malja 3D ġġenerata fiż-żona tal-formazzjoni tal-ġog. softwer [3000]. Wara l-fatt li l-materjali applikati mhumiex manjetiċi, il-permeabilità relattiva tagħhom µr = 1.
It-temperatura inizjali tal-materjali brazed kienet 20 ° C. Kuntatti elettriċi u termali perfetti fuq l-uċuħ tal-konfini tal-materjali kienu suppost. Il-frekwenza tas-sors tal-kurrent fil-coil tal-induzzjoni suppost kienet 350 kHz. Il-valur tal-kurrent tas-sors ġie definit mill-intervall minn 600 A sa 700 A. Tqies it-tkessiħ tat-tubi brazed permezz ta 'konvezzjoni ħielsa u radjazzjoni għall-arja bit-temperatura ta' 20 ° C. Ġie definit il-koeffiċjent tat-trasferiment tas-sħana kkombinat li jiddependi fuq it-temperatura tal-wiċċ tal-partijiet ibbrejżjati. Fil-Fig. 3, id-distribuzzjoni tat-temperatura f'komponenti brazed wara l-kisba tat-temperaturi meħtieġa fiż-żona konġunta huma murija għall-valuri magħżula tal-kurrenti tas-sors applikati fi kolja tat-tisħin tal-induzzjoni. Il-ħin ta '36 sekonda bl-użu tal-kurrent tas-sors ta' 600 A jidher li huwa pjuttost twil. It-tisħin mgħaġġel li japplika l-kurrent tas-sors ta '700 A ma jistax ikun biżżejjed għat-tidwib tal-liga tal-ibbrejżjar Al 104. F'din ir-raġuni s-sors tal-kurrent bejn wieħed u ieħor tal-livell ta '620 A sa 640 A huwa rrakkomandat li jwassal għall-ħinijiet tal-ibbrejżjar minn 25 sa 27.5 sekondi ...
