电磁感应加热技术在室内采暖中的数值模拟与实验研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 1次 | 上传用户:LFBLLFBL
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本文围绕电磁感应采暖加热器的参数设计及结构优化展开研究,采用多物理场耦合数值模拟和室内采暖实验相结合的手段,通过数值计算模型和可实现不同采暖工况的室内采暖实验装置,以电磁加热器出口温度、加热功率、磁热效率,散热器供回水温度、传热系数为指标,对电磁采暖加热器的线圈参数、发热管尺寸结构及电磁采暖系统室内采暖运行三个部分内容展开了相关研究,通过研究得出以下结论:励磁线圈设计应依据加热器尺寸规格及电源电流,确定线径、匝数、绕制方式等设计参数,使加热器具有高效的磁电转换效率,针对4k W小功率电磁式采暖设备,得出了线径为4mm、绕制匝数为50匝/40cm、励磁电流强度40A下的电磁采暖加热器具有较高的磁热效率及水加热效率,提出双层并联线圈绕制优化方案,该方式比单层绕制线圈总加热效率高出2.5%;电磁加热器发热管应选取具有优良磁性及导热性能的410型不锈钢,根据加热器热负荷设计要求及循环水管线尺寸结构,对电磁采暖加热器发热管进行合理设计及优化。外半径25mm、壁厚2mm下的尺寸组合具有较高的磁电转换效率及水热效率,针对加热器存在的磁性发热管结构设计的弊端,提出外层高强度保温材料加内层薄壁磁性金属材料的两层结构作为发热管设计方案,在40A电源电流下,得出结构优化后的电磁采暖加热器的总效率比未经优化的加热器提高4.9%,并得出相应的设计参数;分析不同室内采暖方式的适用性,确定对流式散热器适合作为电磁采暖系统的末端散热形式,得到电磁采暖系统的采暖散热性能曲线;将燃气锅炉采暖方式与电磁采暖进行综合对比,得出电磁采暖方式在相同供水条件下的散热系数高于燃气采暖,且在实验期中最冷日下电磁采暖室内平均温升比燃气式采暖高出2℃,通过对电磁采暖系统与集中采暖、燃气锅炉初投资及运行过程的能耗、经济性分析,提出电磁采暖方式适用于分户式小规模采暖用户及加设了蓄热设备的大型工商业采暖用户。
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