مدل سازی عددی هم زمان انتقال حرارت و میدان مغناطیسی در کوره ذوب القایی تحت خلا

در این مقاله به بررسی عددی انتقال حرارت و میدان مغناطیسی در یک کوره ذوب القایی خلا پرداخته شده است. برای حل معادلات گرمایش القایی از کوپله شدن انتقال حرارت و میدان مغناطیسی به روش المان محدود استفاده شده و با استفاده از یک هندسه صنعتی، مدل کوره القایی شبیه سازی شده است. مطالعات انجام شده نشان می دهد که تاثیر شکل هندسی بوته و سیم پیچ، بر مدت زمان رسیدن به دمای ذوب به طور کامل بررسی نشده و مطالعات عمیق تری نیاز است. سعی در این است با بهبود هندسه کوره القایی، در مدت زمان کمتری آلومینیوم در کوره ذوب شود. تاثیر نسبت قطر به ارتفاع بوته (در حجم ثابت نمونه) بر مدت زمان رسیدن به نقطه ذوب در کوره القایی مورد بررسی قرار گرفته است. با کاهش نسبت قطر به ارتفاع، دما در زمان کوتاه تری به نقطه ذوب می رسد. نتایج نشان می دهد که به ازای نسبت قطر به ارتفاع کمتر از ۰/۴ تغییر قابل ملاحظه ای در دمای میانگین حاصل نخواهد شد. با کاهش ۱۰درصدی فاصله بین سیم پیچ ها، میانگین دمای ماده افزایش یافته است. با ثابت درنظرگرفتن چگالی جریان سیم پیچ و جریان القاشده در ماده گرم شونده، اثرات تعداد حلقه سیم پیچ القایی بر توزیع دما و شار مغناطیسی نیز مورد بررسی قرار گرفته است و به همین روش صحت مدل سازی با مباحث گرمایش القایی مقایسه شده است. تاثیر فرکانس بر دما در نسبت های مختلف طول سیم پیچ مورد تحقیق قرار گرفته و نتایج نشان می دهد افزایش ۴برابری فرکانس موجب افزایش ۱/۷برابری دمای میانگین در قطعه کاری می شود.

کلیدواژه ها:

Induction Heating ، Electromagnetics ، Numerical Solution ، Furnace ، حرارت القایی ، الکترومغناطیس ، حل عددی ، کوره