Проектирование индукционного устройства для нагрева жидкой среды

Abstract

Проектирование индукционных устройств для нагрева жидкой среды является актуальной задачей в современной промышленности. Индукционный нагрев является эффективным и экономичным способом обеспечения равномерного и быстрого нагрева жидкости без необходимости прямого контакта с нагревательным элементом. Он находит широкое применение в различных отраслях промышленности, таких как металлургия, нефтегазовая промышленность, пищевая промышленность, в медицине и научных исследованиях. Проектирование индукционных устройств для нагрева жидкой среды требует учета множества факторов, таких как свойства жидкости, параметры индукционной катушки, тип источника питания и другие. Одним из главных преимуществ индукционного нагрева является возможность точного контроля нагрева и его эффективности, что позволяет уменьшить затраты на энергию и повысить производительность производственных процессов. В связи с этим проектирование индукционных устройств для нагрева жидкой среды имеет большое значение в современной промышленности и науке, позволяя повысить производительность и качество производственных процессов, а также уменьшить затраты на энергию и повысить безопасность производства. В настоящей статье предложена общая структура программно-аппаратного обеспечения индукционного устройства для нагрева жидкой среды; предложена математическая модель, предназначенная для расчетов тепловых и электромагнитных процессов в рассматриваемой индукционной установке; выполнен эксперимент с выбором интересующих факторов, формулировкой целевых функций с использованием теории планирования эксперимента для получения регрессионных соотношений синтеза индуктора, состава оптимизационных процедур, реализуемых программным обеспечением микроконтроллера, и обоснования необходимости идентификационных процедур. В ходе работы подверглись анализу математические модели в программном комплексе Maple. The design of induction devices for heating a liquid medium is an urgent task in modern industry. Induction heating is an efficient and economical way to provide uniform and rapid heating of a liquid without the need for direct contact with the heating element. It finds wide application in various industries such as metallurgy, oil and gas, food processing, medicine and scientific research. The design of induction devices for heating a liquid medium requires taking into account many factors, such as the properties of a liquid, the parameters of the induction coil, the type of power source, and others. One of the main advantages of induction heating is the ability to precisely control heating and its efficiency, which can reduce energy costs and increase the productivity of production processes. In this regard, the design of induction devices for heating a liquid medium is of great importance in modern industry and science, allowing an increase in the productivity and quality of production processes, as well as reducing energy costs and improving production safety. This article proposes a general structure of the software and hardware for an induction device for heating a liquid medium. A mathematical model is proposed for calculating thermal and electromagnetic processes in the considered induction installation. An experiment was carried out with a choice of factors of interest, the formulation of objective functions using the theory of experiment planning to obtain regression relations for the synthesis of an inductor, as well as the composition of optimization procedures implemented by the microcontroller software, and to substantiate the need for identification procedures. In the course of the work, mathematical models were analyzed in the Maple software package.