उच्च आवृत्ति प्रेरण हीटिंग के साथ प्रेरण टांकना एल्यूमीनियम ट्यूब
के उपन्यास अनुप्रयोगों के क्षेत्रों प्रेरण हीटिंग आवश्यक संरचनाओं और भौतिक गुणों को ध्यान में रखते हुए गर्म घटकों के अंदर तापमान वितरण का विश्लेषण करने की आवश्यकता होती है। परिमित तत्व विधि (एफईएम) इस तरह के विश्लेषण और युग्मित विद्युत चुम्बकीय और थर्मल संख्यात्मक विश्लेषण और सिमुलेशन के माध्यम से प्रेरण हीटिंग प्रक्रियाओं के अनुकूलन के लिए एक शक्तिशाली उपकरण प्रदान करता है।
इस योगदान का मुख्य उद्देश्य संख्यात्मक सिमुलेशन और प्रदर्शन प्रयोगों के आधार पर सौर कलेक्टरों के निर्माण के लिए उचित, परिष्कृत और कुशल प्रेरण टांकना प्रौद्योगिकी के आवेदन की संभावना को इंगित करना है।
समस्या का विवरण
यह काम टयूबिंग प्रक्रिया के लिए उपयुक्त सौर कलेक्टरों के लिए घटकों के डिजाइन के साथ संबंधित है, अर्थात् टयूबिंग एकत्र करने के भाग (चित्र। 1 ए)। ट्यूब 3000 तालिका में दिए गए रासायनिक संरचना के साथ AW 1 प्रकार के अल मिश्र धातु से बने होते हैं। टांकने के लिए, अल 104 प्रकार के मिश्र धातु का उपयोग किया जाता है (तालिका 2) एक साथ प्रवाह ब्रेक Tec 32/80 के साथ जो अवशेष न के बराबर हैं -संकट पैदा करनेवाला। अल 104 टांकना मिश्र धातु के लिए सॉलिडस और लिक्विड तापमान के बीच का तापमान 575 ° C से 585 ° C तक होता है। ट्यूब सामग्री का ठोस तापमान 650 डिग्री सेल्सियस है।
तालिका 1 AW 3000 मिश्र धातु की रासायनिक संरचना [wt। %]
Si | Fe | Cu | Mn | Mg | Zn | Cr | Al |
0.05-0.15 | 0.06-0.35 | मैक्स। 0.1 | 0.3-0.6 | 0.02-0.20 | 0.05-0.3 | मैक्स। 0.25 | संतुलन |
तालिका 2 अल 104 प्रकार [wt] के टांकने वाले मिश्र धातु की रासायनिक संरचना। %]
Si | Fe | Cu | Mn | Mg | Zn | Ti | Al |
11-13 | 0.6 | मैक्स। 0.3 | 0.15 | 0.1 | 0.2 | मैक्स। 0.15 | संतुलन |
टांकना प्रक्रिया प्रेरण हीटिंग के आवेदन को दबा देती है। इस तरह से प्रेरण हीटिंग की प्रणाली को डिजाइन करना आवश्यक है कि एक ही समय में संयुक्त क्षेत्र (ब्रेज़्ड धातु - टांकना मिश्र धातु) में टपकते तापमान को प्राप्त किया जाना चाहिए। इस दृष्टिकोण से, इंडक्शन कॉइल, इसके ज्यामिति और संचालन मापदंडों (मुख्य रूप से आवृत्ति और स्रोत वर्तमान) का एक उचित चयन बहुत महत्वपूर्ण है। आकृति में तैयार किए गए कॉपर वॉटर-कूल्ड इंडक्शन कॉइल के आकार और आयामों को चित्र 1 बी में दिखाया गया है
टांकने वाले भागों में तापमान वितरण पर प्रेरण हीटिंग के प्रासंगिक मापदंडों के प्रभाव को प्रोग्राम कोड ANSYS 10.0 को लागू करने वाले प्रेरण हीटिंग के संख्यात्मक सिमुलेशन का उपयोग करके मूल्यांकन किया गया था।
सिमुलेशन मॉडल
ANEMYS 10.0 सॉफ्टवेयर [3-5] का उपयोग करके FEM द्वारा युग्मित इलेक्ट्रोमैग्नेटिक और थर्मल समस्याओं के समाधान की पद्धति के अनुसार, ब्रेज़िंग के लिए प्रेरण हीटिंग प्रक्रिया के सिमुलेशन मॉडल को ज्यामितीय, शारीरिक और प्रारंभिक और सीमाबद्ध परिस्थितियों सहित विकसित किया गया था। संख्यात्मक सिमुलेशन का मुख्य उद्देश्य संयुक्त गठन के क्षेत्र में आवश्यक तापमान वितरण को प्राप्त करने के लिए प्रेरण हीटिंग (आवृत्ति और स्रोत वर्तमान) के इष्टतम मापदंडों को परिभाषित करना था।
विद्युत चुम्बकीय विश्लेषण के लिए सुझाए गए 3 डी-मॉडल (छवि। 2) में ट्यूब, टांकना मिश्र धातु, जल-ठंडा प्रेरण कुंडल और आसपास की हवा के मॉडल शामिल हैं (छवि 2 में नहीं दिखाया गया है)। थर्मल विश्लेषण में, केवल ट्यूब और टांकना मिश्र धातु पर विचार किया गया था। संयुक्त गठन के क्षेत्र में रैखिक, 8-नोड तत्वों से उत्पन्न मेष का एक विवरण चित्र 2 बी में चित्रित किया गया है।
अंजीर। 2) संयुक्त वायुमंडल के क्षेत्र में उत्पन्न 3 डी मेष के आसपास के वायु और बी के बिना विद्युत चुम्बकीय विश्लेषण के लिए ज्यामितीय मॉडल। एडब्ल्यू 3000 मिश्र धातु और अल 104 टांकना मिश्र धातु के बिजली और तापीय गुणों का तापमान निर्भरता का उपयोग करके प्राप्त किया गया था सॉफ्टवेयर [६]। इस तथ्य के बाद कि लागू सामग्री गैर-चुंबकीय हैं, उनकी सापेक्ष पारगम्यता µr = 1.
ब्रेज़्ड सामग्रियों का प्रारंभिक तापमान 20 डिग्री सेल्सियस था। सामग्रियों की सीमा सतहों पर सही विद्युत और तापीय संपर्क चाहिए थे। इंडक्शन कॉइल में सोर्स करंट की फ्रीक्वेंसी 350 kHz होना चाहिए था। स्रोत वर्तमान के मूल्य को 600 ए से 700 ए के अंतराल से परिभाषित किया गया था। 20 ° C के तापमान के साथ हवा में मुक्त संवहन और विकिरण द्वारा टिकी हुई नलियों की कूलिंग को ध्यान में रखा गया था। संयुक्त ऊष्मा अंतरण गुणांक भागों की सतह के तापमान पर निर्भर करता है। अंजीर में 3, संयुक्त क्षेत्र में आवश्यक तापमान की उपलब्धि के बाद ब्रेज़्ड घटकों में तापमान वितरण को लागू दिशा धाराओं के चुने हुए मूल्यों के लिए दिखाया गया है। प्रेरण हीटिंग का तार। 36 A के स्रोत करंट के उपयोग से 600 सेकंड का समय काफी लंबा लगता है। 700 ए के स्रोत को लागू करने वाला तेज़ हीटिंग अल 104 टांकने वाले मिश्र धातु के पिघलने के लिए पर्याप्त नहीं हो सकता है। इस कारण से वर्तमान में 620 ए से 640 ए के स्तर के लगभग 25 से 27.5 सेकंड तक टांकने के लिए अग्रणी की सिफारिश की जाती है……