Parametry cieplne wpływające na dokładność modelowania procesu nagrzewania indukcyjnego

Obliczenia indukcyjnych układów grzejnych wymagają, w każdym przypadku, sprzężonych obliczeń pól elektromagnetycznych i cieplnych. W zagadnieniach praktycznych wykorzystywanych jest wiele modeli i procedur umożliwiających projektowanie procesów oraz urządzeń wykorzystujących nagrzewanie indukcyjne. Z uwagi na możliwość doświadczalnej weryfikacji wykonywanych analiz, problematyka ta jest szeroko opisywana oraz rozwijana. Tym niemniej, w wielu przypadkach, przyjmowanie uproszczeń w zakresie stosowanych modeli matematycznych, numerycznych oraz parametrów materiałowych, prowadzi do nadmiernego wzrostu błędów modelowania urządzeń tej klasy. W niniejszej pracy skupiono się na prezentacji najbardziej istotnych źródeł błędów modeli cieplnych, mogących występować podczas numerycznego modelowania układów wzbudnik – wsad, przeznaczonych do skrośnego nagrzewania indukcyjnego. Na podstawie wielowariantowych obliczeń określono dopuszczalny zakres analizowanych uproszczeń, gwarantujący wysoką dokładność modelowania indukcyjnych układów grzejnych.

Simulations of induction heating systems requires, in all cases, coupled computations of electromagnetic and thermal phenomena. In practice, a large number of different models and procedures are used to design the inductor – workpiece heating systems. Due to practical possibility of precise comparison between simulation and physical measurements results, the induction heating is very interesting. However, in many cases, simplifications of used mathematical models and material parameters lead to increase of simulations errors. In this article basic mathematical models of heat transfer phenomena in volumetric induction heating systems were presented. During calculations, results obtained using full models of thermal conduction, convection and radiation were compared to simplified authors models. Errors and the scope of applicability of simplified models were determined and discussed.