Вопросы водоподготовки

Технология индукционного нагрева интересна тем, что способно сконцентрировать высокую мощность (выделение энергии) в небольшом объеме. Однако, всякая концентрация требует усиленной утилизации тепла. По этому практически все установки индукционного нагрева, несмотря на высокий КПД имеют водяное охлаждение, так как вода имеет высокую теплоемкость и низкую стоимость.

Качество воды

Установки индукционного нагрева производимые компанией Амбит не требуют специальной, дистиллированной воды, так как вода не взаимодействует непосредственно с силовыми элементами, а минимальный внутренний диаметр трубок используемых при производстве не менее 9мм.

Достаточно использовать обычную водопроводную воду.

Нагрев воды не превышает 70°С поэтому не возникает накипи внутри системы охлаждения оборудования.

Не рекомендуется

Не рекомендуется применять ржавую воду так как ржавчина со временем создает проводящий слой в рукавах.

Так как системы водоподготовки довольно громоздки, часто дорогостоящие. Наши клиенты решают задачу водоподготовки самостоятельно. Это возможно с использованием распространенных узлов, бак, насос, трубы, радиатор, вентелятор, чиллер, градирня.

Расчет отводимой мощности

Тепловые потери при индукционном нагреве (те которые следует утилизировать) складываются из следующих потерь:

1. Потри в преобразователе частоты ориентировочно 2% от мощности нагрева.
2. Потери в трансформаторе.
3. Потери в индукторе электрические.
4. Поглощение индуктором тепловой энергии от нагреваемого тела.

Максимальные потри в преобразователе частоты можно упрощенно принять 2% от максимальной установленной мощности, таким образом для IHM 30-8-50 они составят 30000Вт*0,02=600Вт.

Потри в трансформаторе и в индукторе сильно зависят от частоты и тока развиваемого в индукторе, чаще всего от 10% максимальной установленной мощности. Ориентировочно определить потери можно включив установку с пустым индуктором, установив регулятором максимальную мощность, та выходная мощность которую покажет установка и будет мощностью потерь в трансформаторе и индукторе. При просмотре видео фильмов работы оборудования видна мощность нагрева с пустым (без детали) индуктора, это и есть потри в индукторе и трансформаторе. Для IHM 30-8-50 примим данные потри 3кВт.

Для минимизации поглощения тепловой энергии от нагреваемого тела индуктор следует теплоизолировать, в связи с тем, что расчет крайне сложен, данные потери не рассматриваются.

Часто оборудование работает в прерывистом режиме, например при пайки резцов оператор устанавливает резец в течении 15сек, нажимает педаль включения нагрева паяет резец 20сек, выключает нагрев и убирает резец в песок еще 5 секунд, таким образом оборудование работает всего 20сек из цикла 40сек, ПВ 50%, следовательно получившиеся потери необходимо умножить на 0,5.

В результате получаем (3кВт+0,6кВт) *0,5= 1,8кВт, эта мощность будет нагревать воду в системе охлаждения.

Расчет температуры нагрева воды

Предположим, что для охлаждения установки индукционного нагрева применяется вода из теплоизолированной емкости объемом 100литров, с начальной температурой 20°С.

Определить на сколько нагреется вода можно пользуясь стандартными физическими формулами расчета мощности как скорости изменения энергии, c=Q/(m ΔT), где  с - удельная теплоёмкость воды, равна 4183 Дж•кг−1•K−1;Q - количество теплоты, полученное веществом при нагреве, Дж; m — масса воды, кг; ΔT — разность конечной и начальной температур воды.

При этом Q=P*t, где t время нагрева, сек.

Таким образом, в течении часа при воздействии мощности P, вода в объеме 100 литров нагреется на температуру:

ΔT=(P*t)/cm,

ΔT=(1800*3600) / (100*4183)=15,49°С.

При начальной температуре 20°С, через 1 час работы вода будет 35°С, при этом для установки IHM 30-8-50 допустима температура 40°С.

Если масса воды будет 1000кг (1м³) вода нагреется, за час работы на 1,55°С.

Охлаждение воды

При организации замкнутого контура водоохлаждения тепловую энергию, получаемую при охлаждении установки индукционного нагрева, необходимо утилизировать (для поддерживания температуры необходимой температуры охлаждающей жидкости). Проще всего передать тепловую энергию окружающей среде, в воздух.

В редких случая достаточно изготовить большую стальную емкость, при этом передача тепловой энергии будет производится через стенки этой емкости.

Для усиления эффекта можно в линию возврата нагретой воды поставить радиатор с принудительным охлаждением, мощность теплового рассеивания для этих устройств указываются в паспортных данных.

Рис. - Схема охлаждения ТВЧ установки, с использованием теплообменника

Рис. - Пример теплообменника для установки индукционного нагрева, ТВЧ установки

Рис. - Станция водоохлаждения СВО 2,5 компании Амбит

При высокоинтенсивных потерях необходимо применять градирни либо чиллеры, мощность теплового рассеивания для этих устройств указываются в паспортных данных.

Градирни значительно дешевле чиллеров, однако при использовании градирни происходит потеря воды, необходима подпитка.

Рис. - Схема охлаждения ТВЧ установки, с использованием градирни

Подача воды

Подачу воды в установку индукционного нагрева следует осуществлять насосом создающим давление до 6атм, рекомендуем поверхностный центробежный насос мощностью от 370 до 550Вт.

Рис. - Внешний вид рекомендуемых насосов

Забор воды из емкости производить на высоте 20-30см от дна, для исключения попадания сора.

В линию подачи воды рекомендуем поставить фильтр грубой очистки, что позволит исключить засор системы охлаждения ТВЧ установки типа IHM и индукторов.

Рис. - Пример фильтра грубой очистки для применения в системе охлаждения установки индукционного нагрва, ТВЧ установки