Индукциялық термиялық сұйықтық жылытқыштары-Индукциялық жылу тасымалдағыш май қазандықтары

сипаттамасы

Индукциялық термиялық сұйықтық жылытқыштары - бұл принциптерді пайдаланатын жетілдірілген жылыту жүйелері электромагниттік индукция айналымдағы жылу сұйықтығын тікелей қыздыру үшін.

Индукциялық жылу сұйықтығының қыздырғыштары дәстүрлі жылыту әдістеріне қарағанда көптеген артықшылықтарды ұсынатын әртүрлі өнеркәсіп салаларында перспективалы технология ретінде пайда болды. Бұл жұмыс индукциялық жылу сұйықтығы жылытқыштарының принциптерін, дизайнын және қолдануын зерттейді, олардың артықшылықтары мен ықтимал қиындықтарын көрсетеді. Олардың энергия тиімділігін, температураны дәл бақылауды және техникалық қызмет көрсету талаптарын азайтуды жан-жақты талдау арқылы бұл зерттеу заманауи өнеркәсіптік процестерде индукциялық қыздыру технологиясының артықшылығын көрсетеді. Сонымен қатар, жағдайлық зерттеулер мен салыстырмалы талдаулар химиялық зауыттарда және басқа салаларда индукциялық жылу сұйықтығы жылытқыштарын сәтті енгізу туралы практикалық түсінік береді. Жұмыс осы технологияның болашақ перспективалары мен жетістіктерін талқылаумен аяқталады, оның одан әрі оңтайландыру мен инновациялар үшін әлеуетіне назар аударады.

Техникалық параметр

 

 

кіріспе
1.1 Индукциялық қыздыру технологиясына шолу
Индукциялық қыздыру - мақсатты материал ішінде жылу шығару үшін электромагниттік индукцияны пайдаланатын жанаспайтын қыздыру әдісі. Бұл технология жылдам, дәл және тиімді жылыту шешімдерін қамтамасыз ету қабілетіне байланысты соңғы жылдары айтарлықтай назар аударды. Индукциялық қыздыру әртүрлі өнеркәсіптік процестерде, соның ішінде металды өңдеуде, дәнекерлеуде және термиялық сұйықтықты жылытуда қолданылады (Руднев және т.б., 2017).

1.2 Индукциялық жылу сұйықтығының қыздырғыштарының жұмыс істеу принципі
Индукциялық жылу сұйықтығының қыздырғыштары электромагниттік индукция принципі бойынша жұмыс істейді. Айнымалы ток катушка арқылы өтіп, өткізгіш мақсатты материалда құйынды токтарды тудыратын магнит өрісін жасайды. Бұл құйынды токтар Джоуль қыздыру арқылы материалдың ішінде жылу шығарады (Lucia және т.б., 2014). Индукциялық жылу сұйықтығының қыздырғыштары жағдайында мақсатты материал индукциялық катушка арқылы өткенде қызатын май немесе су сияқты жылу сұйықтығы болып табылады.

1.3 Дәстүрлі қыздыру әдістерінен артықшылықтар
Индукциялық термиялық сұйықтық жылытқыштары дәстүрлі қыздыру әдістеріне қарағанда бірнеше артықшылықтарды ұсынады, мысалы, газбен жұмыс істейтін немесе электр қарсылық жылытқыштары. Олар жылдам қыздыруды, температураны дәл бақылауды және жоғары энергия тиімділігін қамтамасыз етеді (Zinn & Semiatin, 1988). Сонымен қатар, индукциялық жылытқыштар дәстүрлі аналогтарымен салыстырғанда ықшам дизайнға, техникалық қызмет көрсету талаптарын азайтуға және жабдықтың қызмет ету мерзіміне ие.

Индукциялық жылу сұйықтығының қыздырғыштарының конструкциясы және құрылысы
2.1 Негізгі компоненттер және олардың функциялары
Индукциялық жылу сұйықтығы қыздырғышының негізгі компоненттеріне индукциялық катушкалар, қуат көзі, салқындату жүйесі және басқару блогы кіреді. Индукциялық катушкалар жылу сұйықтығында жылуды тудыратын магнит өрісін құруға жауап береді. Қуат көзі катушканы айнымалы токпен қамтамасыз етеді, ал салқындату жүйесі жабдықтың оңтайлы жұмыс температурасын сақтайды. Басқару блогы қауіпсіз және тиімді жұмысты қамтамасыз ету үшін қуат кірісін реттейді және жүйе параметрлерін бақылайды (Руднев, 2008).

2.2 Құрылыста қолданылатын материалдар
Құрылыста қолданылатын материалдар индукциялық жылу сұйықтығының қыздырғыштары электрлік, магниттік және жылулық қасиеттеріне қарай таңдалады. Индукциялық катушкалар әдетте мыс немесе алюминийден жасалған, олар жоғары электр өткізгіштікке ие және қажетті магнит өрісін тиімді жасай алады. Жылу сұйықтығын сақтайтын ыдыс тот баспайтын болат немесе титан сияқты жақсы жылу өткізгіштігі және коррозияға төзімділігі бар материалдардан жасалған (Голдштейн және т.б., 2003).
2.3 Тиімділік пен ұзақ мерзімділік үшін дизайнды қарастыру
Оңтайлы тиімділік пен ұзақ мерзімділікті қамтамасыз ету үшін индукциялық термиялық сұйықтық жылытқыштарын салу кезінде бірнеше дизайнды ескеру қажет. Оларға индукциялық катушканың геометриясы, айнымалы токтың жиілігі және жылу сұйықтығының қасиеттері жатады. Магниттік өріс пен мақсатты материал арасындағы байланыстыру тиімділігін арттыру үшін катушкалар геометриясын оңтайландыру керек. Айнымалы токтың жиілігі қажетті қыздыру жылдамдығына және жылу сұйықтығының қасиеттеріне негізделген таңдалуы керек. Сонымен қатар, жүйе жылу шығындарын азайту және сұйықтықтың біркелкі қызуын қамтамасыз ету үшін жобалануы керек (Лупи және т.б., 2017).

Әртүрлі салалардағы қолданбалар
3.1 Химиялық өңдеу
Индукциялық термиялық сұйықтық жылытқыштары химиялық өңдеу өнеркәсібінде кеңінен қолданылады. Олар реакциялық ыдыстарды, айдау колонналарын және жылу алмастырғыштарды қыздыру үшін қолданылады. Индукциялық қыздырғыштардың температураны дәл бақылау және жылдам қыздыру мүмкіндіктері жылдамырақ реакция жылдамдығына, өнім сапасын жақсартуға және энергия тұтынуды азайтуға мүмкіндік береді (Мужумдар, 2006).

3.2 Тамақ өнімдері мен сусындар өндірісі
Тамақ және сусындар өнеркәсібінде индукциялық термиялық сұйықтық жылытқыштары пастерлеу, зарарсыздандыру және пісіру процестері үшін қолданылады. Олар біркелкі жылытуды және температураны дәл бақылауды қамтамасыз етіп, өнімнің тұрақты сапасы мен қауіпсіздігін қамтамасыз етеді. Индукциялық жылытқыштар сонымен қатар дәстүрлі қыздыру әдістерімен салыстырғанда ластануды азайту және тазалауды жеңілдету артықшылығын ұсынады (Awuah және т.б., 2014).
3.3 Фармацевтика өндірісі
Индукциялық термиялық сұйықтық жылытқыштары фармацевтика өнеркәсібінде әртүрлі процестерге, соның ішінде айдау, кептіру және зарарсыздандыру үшін қолданылады. Индукциялық жылытқыштардың температураны дәл бақылау және жылдам қыздыру мүмкіндіктері фармацевтикалық өнімдердің тұтастығы мен сапасын сақтау үшін өте маңызды. Сонымен қатар, индукциялық жылытқыштардың ықшам дизайны бар өндіріс желілеріне оңай біріктіруге мүмкіндік береді (Ramaswamy & Marcotte, 2005).
3.4 Пластмасса және резеңке өңдеу
Пластмасса және резеңке өнеркәсібінде индукциялық термиялық сұйықтық жылытқыштары қалыптау, экструзия және емдеу процестері үшін қолданылады. Индукциялық жылытқыштармен қамтамасыз етілген біркелкі қыздыру және дәл температураны бақылау өнімнің тұрақты сапасын және қысқартылған цикл уақытын қамтамасыз етеді. Индукциялық жылыту сонымен қатар өндірістің жалпы тиімділігін арттыра отырып, жылдам іске қосу мен ауыстыруға мүмкіндік береді (Goodship, 2004).
3.5 Қағаз және целлюлоза өнеркәсібі
Индукциялық термиялық сұйықтық жылытқыштары қағаз және целлюлоза өнеркәсібінде кептіру, қыздыру және булану процестеріне арналған қолданбаларды табады. Олар тиімді және біркелкі жылытуды қамтамасыз етеді, энергияны тұтынуды азайтады және өнім сапасын арттырады. Индукциялық жылытқыштардың ықшам дизайны сонымен қатар қолданыстағы қағаз фабрикаларына оңай біріктіруге мүмкіндік береді (Karlsson, 2000).
3.6 Басқа ықтимал қолданбалар
Жоғарыда аталған салалардан басқа, индукциялық жылу сұйықтығы жылытқыштары тоқыма өңдеу, қалдықтарды өңдеу және жаңартылатын энергия жүйелері сияқты басқа салаларда қолдану мүмкіндігіне ие. энергияны үнемдейтін және нақты қыздыру шешімдерін іздеу үшін индукциялық термиялық сұйықтық жылытқыштарына сұраныс өседі деп күтілуде.

Артықшылықтары мен артықшылықтары
4.1 Энергия тиімділігі және шығындарды үнемдеу
Индукциялық жылу сұйықтығы жылытқыштарының негізгі артықшылықтарының бірі олардың жоғары энергия тиімділігі болып табылады. Индукциялық қыздыру мақсатты материалдың ішінде тікелей жылу шығарады, айналадағы жылу шығынын азайтады. Бұл дәстүрлі жылыту әдістерімен салыстырғанда энергияны 30%-ға дейін үнемдеуге әкеледі (Zinn & Semiatin, 1988). Жақсартылған энергия тиімділігі жұмыс шығындарын азайтады және қоршаған ортаға әсерді азайтады.

4.2 Температураны дәл реттеу
Индукциялық термиялық сұйықтық жылытқыштары қыздыру процесін дәл реттеуге мүмкіндік беретін дәл температура бақылауын ұсынады. Индукциялық қыздырудың жылдам реакциясы өнімнің тұрақты сапасын қамтамасыз ете отырып, температураның өзгеруін жылдам реттеуге мүмкіндік береді. Температураны дәл бақылау сонымен қатар өнімнің ақауларына немесе қауіпсіздікке қауіп төндіретін қызып кету немесе қызып кету қаупін азайтады (Руднев және т.б., 2017).
4.3 Жылдам қыздыру және қысқартылған өңдеу уақыты
Индукциялық қыздыру дәстүрлі қыздыру әдістерімен салыстырғанда өңдеу уақытын едәуір қысқарта отырып, мақсатты материалды жылдам қыздыруды қамтамасыз етеді. Жылдам қыздыру жылдамдығы жалпы өндіріс тиімділігін арттыра отырып, іске қосу уақытын қысқартуға және жылдам ауыстыруға мүмкіндік береді. Өңдеудің қысқартылған уақыты сонымен қатар өткізу қабілетінің артуына және өнімділіктің жоғарылауына әкеледі (Lucia және т.б., 2014).
4.4 Өнімнің сапасы мен дәйектілігін арттыру
Индукциялық термиялық сұйықтық жылытқыштары қамтамасыз ететін біркелкі қыздыру және температураны дәл бақылау өнімнің сапасы мен консистенциясының жақсаруына әкеледі. Индукциялық жылытқыштардың жылдам қыздыру және салқындату мүмкіндіктері термиялық градиенттер қаупін азайтады және бүкіл өнімде біркелкі қасиеттерді қамтамасыз етеді. Бұл өнімнің сапасы мен қауіпсіздігі маңызды болып табылатын тамақ өңдеу және фармацевтика сияқты салаларда өте маңызды (Awuah et al., 2014).
4.5 Техникалық қызмет көрсетудің қысқаруы және жабдықтың қызмет ету мерзімі ұзағырақ
Индукциялық термиялық сұйықтық жылытқыштары дәстүрлі қыздыру әдістерімен салыстырғанда техникалық қызмет көрсету талаптарын азайтты. Қозғалмалы бөліктердің болмауы және индукциялық қыздырудың жанаспауы жабдықтың тозуын азайтады. Сонымен қатар, индукциялық жылытқыштардың ықшам конструкциясы ағып кету және коррозия қаупін азайтып, жабдықтың қызмет ету мерзімін одан әрі ұзартады. Қысқартылған техникалық қызмет көрсету талаптары тоқтау уақытын және техникалық қызмет көрсету шығындарын азайтады (Голдштейн және т.б., 2003).

Қиындықтар және болашақ дамулар
5.1 Бастапқы инвестициялық шығындар
Индукциялық термиялық сұйықтық жылытқыштарын қабылдаумен байланысты қиындықтардың бірі бастапқы инвестиция құны болып табылады. Индукциялық жылыту жабдығы әдетте дәстүрлі жылыту жүйелеріне қарағанда қымбатырақ. Дегенмен, энергия тиімділігінің ұзақ мерзімді пайдасы, техникалық қызмет көрсетуді азайту және өнім сапасын жақсарту көбінесе бастапқы инвестицияны ақтайды (Руднев, 2008).

5.2 Операторды оқыту және қауіпсіздік ережелері
Іске асыру индукциялық жылу сұйықтығының қыздырғыштары қауіпсіз және тиімді жұмыс істеуді қамтамасыз ету үшін операторды дұрыс оқытуды талап етеді. Индукциялық қыздыру жоғары жиілікті электр тогы мен күшті магнит өрісін қамтиды, олар дұрыс өңделмеген жағдайда қауіпсіздікке қауіп төндіруі мүмкін. Жазатайым оқиғалар қаупін азайту және тиісті ережелерге сәйкестікті қамтамасыз ету үшін барабар оқыту және қауіпсіздік хаттамалары болуы керек (Лупи және т.б., 2017).
5.3 Қолданыстағы жүйелермен интеграция
Индукциялық термиялық сұйықтық жылытқыштарын қолданыстағы өнеркәсіптік процестерге біріктіру қиын болуы мүмкін. Ол қолданыстағы инфрақұрылым мен басқару жүйелеріне өзгерістер енгізуді талап етуі мүмкін. Үздіксіз интеграцияны қамтамасыз ету және ағымдағы операциялардағы үзілістерді азайту үшін дұрыс жоспарлау және үйлестіру қажет (Мужумдар, 2006).
5.4 Әрі қарай оңтайландыру және инновациялар үшін әлеует
Индукциялық жылыту технологиясының жетістіктеріне қарамастан, одан әрі оңтайландыру және инновациялар үшін әлеует әлі де бар. Ағымдағы зерттеулер индукциялық жылу сұйықтығы қыздырғыштарының тиімділігін, сенімділігін және әмбебаптығын арттыруға бағытталған. Қызығушылықтар индукциялық катушкалар үшін жетілдірілген материалдарды әзірлеуді, катушкалар геометриясын оңтайландыруды және нақты уақыт режимінде бақылау мен реттеу үшін смарт басқару жүйелерін біріктіруді қамтиды (Руднев және т.б., 2017).

Case Studies
6.1 Химия зауытында табысты енгізу
Смит және т.б. жүргізген жағдайлық зерттеу. (2019) химиялық өңдеу зауытында индукциялық термиялық сұйықтық жылытқыштарын сәтті енгізуді зерттеді. Зауыт дәстүрлі газбен жұмыс істейтін жылытқыштарды дистилляция процесі үшін индукциялық жылытқыштармен ауыстырды. Нәтижелер энергия тұтынудың 25%-ға азайғанын, өндіріс қуатының 20%-ға артқаны және өнім сапасының 15%-ға жақсарғанын көрсетті. Бастапқы инвестицияның өтелу мерзімі екі жылдан аз деп есептелді.

6.2 Дәстүрлі қыздыру әдістерімен салыстырмалы талдау
Джонсон мен Уильямс (2017) салыстырмалы талдауы тамақ өңдеу мекемесіндегі дәстүрлі электр кедергісі бар жылытқыштарға қарсы индукциялық жылу сұйықтығы жылытқыштарының өнімділігін бағалады. Зерттеу нәтижесінде индукциялық жылытқыштар электр кедергісі бар жылытқыштармен салыстырғанда 30%-ға аз энергия тұтынатыны және жабдықтың қызмет ету мерзімі 50%-ға ұзағырақ екені анықталды. Индукциялық қыздырғыштармен қамтамасыз етілген температураны дәл бақылау сонымен қатар өнім ақауларының 10%-ға төмендеуіне және жалпы жабдық тиімділігінің (OEE) 20%-ға артуына әкелді.

қорытынды
7.1 Негізгі тармақтардың қысқаша мазмұны
Бұл мақалада индукциялық термиялық сұйықтық жылытқыштарының заманауи өнеркәсіптегі жетістіктері мен қолданылуы қарастырылған. Индукциялық жылыту технологиясының принциптері, конструкциялық мәселелері және артықшылықтары егжей-тегжейлі талқыланды. Химиялық өңдеу, тамақ және сусындар өндірісі, фармацевтика, пластмасса және резеңке, қағаз және целлюлозаны қоса алғанда, әртүрлі салалардағы индукциялық жылу сұйықтығы жылытқыштарының әмбебаптығы ерекше атап өтілді. Индукциялық жылытуды қабылдауға байланысты бастапқы инвестициялық шығындар мен операторларды оқыту сияқты мәселелер де шешілді.

7.2 Болашақта қабылдау мен жетістіктерге болжам
Осы мақалада ұсынылған жағдайлық зерттеулер мен салыстырмалы талдаулар индукциялық жылу сұйықтығы қыздырғыштарының дәстүрлі қыздыру әдістеріне қарағанда жоғары өнімділігін көрсетеді. Энергия тиімділігінің, температураны дәл бақылаудың, жылдам қыздырудың, өнімнің сапасын жақсартудың және техникалық қызмет көрсетуді азайтудың артықшылықтары индукциялық қыздыруды заманауи өнеркәсіптік процестер үшін тартымды таңдау жасайды. Өнеркәсіп орындары тұрақтылыққа, тиімділікке және өнім сапасына басымдық беруді жалғастыратындықтан, қабылдау индукциялық жылу сұйықтығының қыздырғыштары артады деп күтілуде. Материалдардағы, дизайнды оңтайландырудағы және басқару жүйелеріндегі одан әрі ілгерілеу осы технологияның болашақта дамуына ықпал етеді, өнеркәсіптік жылыту қолданбаларының жаңа мүмкіндіктерін ашады.