Modelowanie i badania procesu dystrybucji energii elektromagnetycznej w złożu fluidalnym nagrzewanym indukcyjnie

Nagrzewanie indukcyjne jest rozwojową metodą elektrotermiczną, stosowaną współcześnie w wielu technologiach zaawansowanych. Istotne zalety tego rodzaju grzejnictwa, wynikające z miejscowej przemiany energii elektrycznej w ciepło oraz łatwości kształtowania pól temperatury przesądzają często o jej wykorzystywaniu w dziedzinach, w których dominowały do tej pory inne techniki, w tym paliwowe. Jedną z nowych technik wykorzystujących nagrzewanie indukcyjne jest bezpośrednia generacja ciepła w złożach fluidalnych. Potencjalne zastosowania tej metody dotyczą zarówno aplikacji medycznych, jak i przemysłowych. Tym niemniej modele fizyczne i matematyczne aplikacji tej klasy nie są pełne. Znaczna liczba parametrów wpływających na bilanse energetyczne złóż fluidalnych (wielkość, zagęszczenie i materiał złoża, częstotliwość pola elektromagnetycznego) utrudniają projektowanie układów grzejnych o racjonalnych parametrach. Dodatkowo zjawiska związane z poruszaniem drobin oraz skomplikowany rozkład pola wewnątrz złoża, czynią ten odbiornik odmiennym w stosunku do ciał stałych. W niniejszym artykule zaprezentowano właściwości złoża fluidalnego opartego o mieszaninę oleju transformatorowego oraz sproszkowanego ferrytu. Podstawowym celem było określenie zastępczych parametrów złoża (rezystancji i reaktancji), w oparciu o serię autorskich badań. Zaprezentowano konstrukcję układu pomiarowego, wyniki badań oraz ocenę stosowalności proponowanego modelu w zakresie ich wykorzystania do projektowania indukcyjnych układów grzejnych. Określono również kierunki dalszych prac zmierzających do opracowania autorskich konstrukcji urządzeń grzejnych wykorzystujących przewodzące złoża fluidalne.

---

Induction heating is modern and growing electrothermal technique. Basic advantages of induction heating systems results from large efficiency, local and direct energy conversion. Such merits cause that induction heating is implemented in many modern and advance technologies. One of most important is heating of fluidized bed. This technique can be implemented in many medical applications (like cancer therapy) or industrial applications. Basic difficulty is a precise simulation of electromagnetic field distribution in fluidized bed region. The distribution of electromagnetic field energy affects the local and global temperature values in heated area. In the article basic numerical models of fluidized bed surrounded by inductor were presented. Some calculations were done and results were compared to typical electromagnetic energy distribution in sold cylinder typical in many induction heating applications. Physical model on fluidized bed was performed and tested to show basic differences in resistances and reactances of fluidized bed charge (in comparison to solid charge).