轮胎硫化机电磁加热热板仿真优化研究

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现在的轮胎生产企业在轮胎硫化过程中多采用以蒸汽充当热媒介质的蒸汽/氮气硫化工艺,造成了严重的能源浪费,能源的利用率低。随着全球环境问题的加剧和节约能源逐渐成为大家一致目标,国内的轮胎硫化行业向着绿色可持续化、高效优质化前进。电磁感应加热作为一种节能环保、高效低耗的加热技术,广泛应用于各行各业。为促进电磁感应加热技术在轮胎硫化领域的发展,实现节能降耗的目标,本文对轮胎硫化机电磁加热热板的线圈布置方案进行设计并对热板温度场进行仿真优化研究,以期在热板上得到稳定均匀的温度分布。设计电磁感应加热热板的线圈布置方案,提出分布线圈式加热方案的四种模型。对热板在Workbench下磁热耦合的分析过程进行研究,并对分布线圈式加热方案的四种加热模型进行磁热耦合分析,比较四种模型的磁场分布和温度场分布,得出环状线圈模型具有最佳的温度均匀性。针对于选定的热板线圈布置方案,分别研究加热频率、电流强度、热板和线圈之间的距离对热板温度均匀性的影响,并得到热板温度均匀性受这三个因素影响的基本规律。利用正交试验法对加热频率、电流强度、热板与线圈之间的距离进行参数优化,并对参数优化结果进行仿真模拟得到温度场分布情况,此时的热板最大温差显著降低,热板的温度均匀性得到明显优化改善,符合硫化行业标准。基于BP神经网络,对热板温度均匀性进行优化分析,以加热频率、电流强度、热板与线圈之间的距离作为输入变量,以热板最大温差作为输出变量,搭建BP神经网络热板最大温差预测模型并借助MATLAB对网络进行训练。运用训练好的网络模型对热板最大温差进行预测,得出理想的加热频率、电流强度、热板与线圈之间的距离,并对理想参数进行磁热耦合仿真分析,结果表明热板温度均匀性符合硫化行业的标准。
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