В данной работе описан принцип работы и конструкция индукционного водонагревателя. Рассчитаны параметры водонагревателя, такие как частота, ток, КПД. Предоставлен вариант источника питания. Создана 3D геометрия индукционного проточного водонагревателя в программе «Компас 3D» и математическая модель в среде COMSOL MULTIPHYSICS. Произведен расчет и анализ полученных результатов.

This paper describes the principle of operation and the design of the induction water heater. Calculated water heater parameters, such as frequency, current, efficiency. Provided power supply option. Created 3D geometry induction flow heater in the program "Compass 3D" and a mathematical model in the COMSOL MULTIPHYSICS environment. The calculation and analysis of the results obtained.

• Реферат
• Введение
• Глава 1. Теоретическая часть
  • 1.1. Индукционный способ нагрева
  • 1.2. Принцип работы индуктора
  • 1.3. История исследования индукционного нагрева
    • 1.3.1. Что повлияло на изучение индукционного нагрева
    • 1.3.3. Появление первых индукционных печей
    • 1.3.3. Индукционный нагрев для обработки стали
  • 1.4. Виды проточных водонагревателей
  • 1.5. Техническое обслуживание и ремонт проточных водонагревателей
    • 1.5.1. Перспективные способы очистки проточных водонагревателей
• Глава 2. Моделирование индукционного водонагревателя
  • 2.1. Компоненты установки
  • 2.2. Метод индукционного нагрева
    • 2.2.1. Закон электромагнитной индукции
    • 2.2.2. Поверхностный эффект
    • 2.2.3. Эффект близости
    • 2.2.4. Кольцевой эффект
    • 2.2.5. Изменение свойств стали в процессе нагрева
  • 2.3. Коэффициент полезного действия индуктора
  • 2.4 Источники питания для устройств индукционного нагрева
    • 2.4.1. Устройство и структура выпрямителя
    • 2.4.2. Классификация выпрямителей
  • 2.5. Предварительные расчёты
    • 2.5.1 Глубина проникновения
    • 2.5.2. Время нагрева и полезная мощность
    • 2.5.3. Расчет тока индуктора
  • 2.6. Источник питания
• Глава 3. Результаты моделирования.
  • 3.1. Исходные данные
    • 1. Геометрические параметры нагреваемой трубы с теплоносителем. Согласно ГОСТ 3262-75 «Трубы стальные водогазопроводные. Технические условия»:
    • Внутренний диаметр трубы (условный проход) D2in = 20 мм;
    • Наружный диаметр D2out = 26,8 мм;
    • Длина нагреваемого участка трубы = 100 мм;
    • 2. Материал:
    • Сталь 08;
    • 3. Свойства материала заготовки :
    • Удельное электрическое сопротивление ρ2 = 14,7*10-8 Ом*м;
    • Теплоемкость с = 4,82*102 Дж/(кг*град);
    • Теплопроводность λ = 62,8 Вт/(м*град);
    • Температуропроводность а = 1,66*10-5 м2/с;
    • Относительная магнитная проницаемость 16.
    • 4. Частота тока f = 215 Гц.
    • 6. Ток подводимый к индуктору I=25 А
    • 7. Мощность Р=3кВт;
    • 8. Допущения в модели: витки индуктора – круговые, поток воды – ламинарный, свойства материалов – приблизительны, модель – идеальна.
    • 9. Расход воды 6,7 л/мин;
    • 10. Геометрия индуктора:
  • 3.2. Построение визуальной 3D модели индуктора
  • 3.3. Построение модели в «COMSOL Multiphysics»
    • 3.3.1. Свойства материалов
    • 3.3.2. Используемые уравнения
    • 3.3.3. Граничные условия
    • 3.3.4. Параметры расчетной сетки
  • 3.4. Результаты моделирования
• Заключение
• Список используемой литературы