автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Система индуктивно-кондуктивного типа для нагрева и омагничивания жидкости

На правах рукописи

ъсс^

ивликов

Сергей Юрьевич

СИСТЕМА ИНДУКТИВНО-КОНДУКТИВНОГО ТИПА ДЛЯ НАГРЕВА И ОМАГНИЧИВАНИЯ ЖИДКОСТИ

Специальность: 05.09.03 - «Электротехнические комплексы

и системы»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 о ДЕК 2009

Комсомольск-на-Амуре 2009

003487921

Работа выполнена в Новосибирском государственном техническом университете.

Научный руководитель: Доктор технических наук

Елшин Анатолий Иванович

Официальные оппоненты: Доктор технических наук, профессор

Киншт Николай Владимирович

Кандидат технических наук, доцент Янченко Андрей Вячеславович

Ведущее предприятие Сибирский Федеральный Университет

Государственный политехнический институт

Защита состоится 24 декабря 2009 г. В часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.092.04 в ГОУВПО «Комсомольский -на - Амуре государственный технический университет» по адресу: 681013, г.Комсомольск-на-Амуре, пр. Ленина, 27, ауд. 201-3, e-mail: kepapu@knastu.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Комсо-мольского-на-Амуре государственного технического университета.

Автореферат разослан 24 ноября 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета ДМ 212.092.04

В.И.Суздорф

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Создание эффективных электротехнических систем индуктивно-кондуктивного типа для нагрева и омагничи-вания жидкости является актуальной задачей в связи с расширяющимся распространением электротеплоснабжения для коммунальных нужд, быта, сельскохозяйственного и промышленного производства.

Широкое внедрение электронагрева обуславливается проблемой энергосбережения при производстве тепла на коммунально-бытовые нужды рассредоточенных потребителей, где около 85% всего энергопотребления в жилище расходуется на отопление и горячее водоснабжение.

В настоящее время остается нерешенной проблема надежного горячего водоснабжения в связи с тем, что до 75% питьевой воды Российской Федерации обладает избытком железа и его соединений, делающим прямое использование непригодным. Создание систем одновременного нагрева и омагничивания питьевой воды с целью снижения примесей железа является актуальной задачей.

В достаточной степени удовлетворяющими требуемым критериям и перспективными для совершенствования являются системы ин-дуктивно-кондуктивного типа, позволяющие осуществить эффективное тепловое и электромагнитное воздействие на жидкость.

Здесь возможно достижение высоких энергетических показателей (коэффициент мощности 0.95 и более), обеспечение защитных свойств от поражения электрическим током и возникновения пожароопасных ситуаций.

Актуальность развития вопросов теории и практического применения систем индуктивно-кондуктивного типа для нагрева и омагничивания воды для целей жизнеобеспечения диктуется экологической, социальной, экономической потребностями современного человека. Поиск оптимального конструктивного исполнения и многофакторный анализ электромагнитных и тепловых характеристик позволит создать высокоэффективные и безопасные устройства, методики их расчета, рекомендации к проектированию основных энергетических и массогабаритных показателей. Экспериментально обнаружено, что совместное действие на жидкость тепловых потоков и электромагнитного поля в установках индуктивно-кондуктивного типа обеспечивает условия объёмной коагуляции взвешенных в жидкости химических соединений различных элементов, легко удаляемых в отстойник.

На основании этого возможно создание принципиально нового вида электротехнического оборудования - установок индуктивно-кондуктивного типа для переработки жидких промышленных отходов, опреснения воды (включая и морскую воду), удаления из воды накипе-образующих примесей при водоподготовке для использования в энергетике, обработке воды в пищевой промышленности при изготовлении напитков, в строительной индустрии (для приготовления бетонов) и других технических целей.

Целью работы является создание математической модели системы индуктивно-кондуктивного типа для нагрева и омагничивания жидкости; получение параметров системы на основе исследования взаимосвязанных процессов нагрева с одновременной обработкой в электромагнитных полях; формирование рекомендаций к построению инженерной методики расчета.

В соответствии с этой целью формулируется общая научная

задача:

- в теоретическом плане - проведение анализа протекания процессов в омагничивающих установках индуктивно-кондуктивного типа, выявление взаимосвязей интегральных и отдельных составляющих электрических и тепловых потоков энергии, связи номинальной мощности с энергетическими характеристиками (КПД и коэффициентом мощности), принципов оптимизации конструкций и рабочих режимов;

- в экспериментальном плане - разработка технических требований к проектированию системы нагрева и омагничивания; исследование электротехнического оборудования нового назначения, обеспечение его работоспособности и электробезопасности.

Основные задачи, решаемые в работе:

1. Анализ существующих устройств для нагрева и омагничивания жидкости, их предельных взаимосвязанных тепловых и электромагнитных характеристик, рекомендаций к выбору типа установки.

2. Формулирование принципов создания математической модели технических решений и конструктивных схем индуктивно-кондуктивных установок, обеспечивающих создание высокоэффективных и электробезопасных систем технологической обработки жидкостей в переменном электромагнитном поле.

3. Разработка математической модели устройства на основании научно-обоснованных исходных положений для расчета электромагнитного и теплового полей, физико-математическое моделирование

и идентификация математической модели целевыми экспериментами с измерением параметров электромагнитных полей.

4. Формулирование основ для созданию инженерной методики расчета основных массогабаритных показателей установки по критерию уровня омагничивания и нагрева жидкости.

5. Обобщение теоретических и экспериментальных исследований распределения активной и реактивной энергии в системе омагничивания переменным полем.

6. Разработка основ проектирования конструкции электромагнитного устройства позволяющие создать техническую документацию для постановки на производство устройств низкотемпературного нагрева индуктивно-кондуктивного типа

Методы исследования основаны на математическом моделировании электромагнитных процессов методом теории поля, тепловых явлений методом теории теплопроводности, численно-аналитическими методами с применением компьютерных технологий, экспериментальном сравнительном анализе расчетных и фактических параметров опытных установок для нагрева и омагничивания жидкостей, проектирования в системе Mathcad и AutoCAD.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивалась: принятыми уровнями допущений и упрощений при построении математической модели описания электромагнитных и тепловых явлений; анализом погрешностей экспериментальных измерений; достаточной степенью совпадения теоретических и экспериментальных данных.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Принципы исследования технических решений и конструктивных схем индуктивно-кондуктивных установок, обеспечивающих создание высокоэффективных и электробезопасных систем нагрева и электромагнитной обработки жидкости переменным полем.

2. Научно обоснованные исходные положения и математическая модель преобразования электрической энергии в электромагнитную и тепловую на основе численно-аналитического метода расчёта слоистых индуктивно-кондуктивных систем, с использованием рекуррентных соотношений между параметрами поля.

3. Совокупность теоретических и экспериментальных исследований распределения энергии в системе коаксиальных цилиндров из немагнитной стали, алюминия, меди и других цветных металлов, ана-

лиз энергораспределений в цилиндрах и зазорах между цилиндрами при изменении их диаметров, количества и толщин.

4. Результаты теоретических и экспериментальных исследований электромагнитных полей в коаксиальных цилиндрах индукционной системы, образующих вторичную нагрузку трансформатора, и используемых в качестве камеры технологической обработки жидкостей.

5. Инженерные методики расчета основных массогабаритных показателей установки по критерию уровня нагрева и омагничивания жидкости.

Научная новизна заключается в:

1. исследовании комплекса научных и прикладных задач по новому направлению развития индуктивно-кондуктивных установок для низкотемпературного нагрева и технологической обработки жидкостей, обеспечивающий создание принципиально новых электротехнических устройств;

2. впервые разработана методика численно-аналитического расчета электромагнитного и теплового поля многослойной системы коаксиальных цилиндров, образующих активную зону омагничивания;

3. разработана инженерная методика расчёта индуктивно-кондуктивных систем технологической обработки жидкости в интенсивных электромагнитных полях;

4. сформулированы принципы увеличения производительности промышленных установок путем использования коаксиальных цилиндров из различных металлов с различными удельными электрическими сопротивлениями с целью увеличения напряженности магнитного поля при одновременном снижении удельной поверхностной мощности.

Практическая значимость полученных результатов определяется созданием нового вида омагничивающих устройств, воздействующих на жидкость переменным магнитным полем одновременно с нагревом и построенных на основе:

- разработанной математической модели анализа электромагнитного поля в коаксиальных цилиндрах индуктивно-кондуктивных систем, позволяющей получить распределённые и интегральные характеристики системы омагничивания и сформулировать технические требования к выбору материалов цилиндров и их геометрических размеров;

- решения электромагнитной и тепловой задач методами теории

поля;

- создания методики расчета эквивалентного электрического сопротивления системы омагничивания с произвольным количеством активных элементов;

- создания инженерной методики расчета массогабаритных и энергетических параметров по заданному уровню намагничивающего фактора и производительности устройства.

Реализация работы, созданные инженерные методики расчета систем нагрева и омагничивания переданы для формирования научно-технической документации постановки изделий на производство в Научно-инновационный Центр «Индукционное машиностроение» г. Новосибирск; ФГУ «Сибсельмаш-Спецтехника» г. Новосибирск; ООО «Термотех» г.Новосибирск; ООО «Мечта» г. Гурьевск Кемеровской области; ОАО «Сибэлектротерм» г. Новосибирск. Методики расчета электромагнитных и тепловых полей используются в учебном процессе в Новосибирском техническом университете и Новосибирской государственной академии водного транспорта.

Личный вклад автора. Вклад автора состоит в формировании общей концепции работы, в формулировании постановки целей и задач исследований, разработке теоретических положений и анализе результатов, в самостоятельной подготовке электромагнитной задачи, её решении, проведении экспериментов, выполнении анализа полученных результатов и формировании выводов работы.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на:

- межвузовской научной студенческой конференции «Интеллектуальный потенциал Сибири», МНСК-2000, 2001 (г.Новосибирск); Intern. Seminar on Heating by Internal Sourse. Padua, 2001,2004 (Италия); 6 Russian-Korean Intern. Symp. on Science and Technology (KORUS, 2002); 5-й междунар. конф. "Электромеханика, электротехнологии и электроматериаловедение". (Крым, Алушта, 2003); междунар. научн,-техн. конференции ЭЭЭ-2003, Комсомольск-на-Амуре, 2003; междунар. научн.-техн. конференции "Электроэнергия и будущее цивилизации", Томск, 2004; а также ряде научно - технических совещаний и семинаров, проходивших на кафедре «Автоматические электротехно-

логические установки» НГТУ, кафедре «Электроэнергетические системы и электротехника» НГАВТ.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 20 печатных работах, в том числе три в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы из 145 наименований и четырех приложений. Материал диссертации изложен на 164 страницах и включает 38 рисунков и 9 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и научные задачи исследований; приведены основные научные результаты, выносимые на защиту; показана научная новизна объекта исследований; оценивается практическая значимость результатов, приведены области реализации и апробации работы; даны объем публикаций и структура и объем диссертации.

В первой главе представлен обзор современного состояния промышленного и бытового использования индукционных установок для нагрева и омагничивания жидкостей.

Отмечено, что конструкции с трубчатыми вторичными обмотками, которые содержат трехфазные первичные обмотки и совмещенные вторичные обмотки и магнитопровод в одном элементе — стальном трубчатом корпусе, в котором циркулирует нагреваемая жидкость, имеют коэффициент мощности электронагревателя в установившемся режиме около 0,85. В устройстве быстродействующего проточного водонагревателя для бытовых целей подводящий и отводящий коллекторы выполняют роль магнитопровода. К недостаткам этого устройства следует отнести низкий коэффициент мощности (около 0,73), что связано со значительным внутренним индуктивным сопротивлением труб и увеличенными воздушными зазорами на пути магнитного потока. Это делает невозможным применение электронагревателей с совмещенными магнитопроводом и вторичной обмоткой в энергосберегающих системах жизнеобеспечения человека ввиду повышенных эксплуатационных издержек.

Следующий тип устройств имеет раздельное функционирование магнитопровода и вторичной обмотки, представляющей собой змеевик

из электропроводящей трубы. В последние десятилетия этому направлению посвящена основная масса патентов и разработок в области индукционного электронагрева в быту, в основном работы французских и российских ученых. Важным и необходимым условием высоких энергетических параметров устройства является установление напряженности магнитного поля на поверхности трубы не менее 15 кА/м. Несоблюдение этого приводит к резкому снижению коэффициента мощности и значительным погрешностям в расчетах в связи со сложностью учета значения магнитной проницаемости стали.

К недостаткам также следует отнести повышенное индуктивное сопротивление рассеяния трубчатой вторичной обмотки, не позволяющее достичь предельного значения коэффициента мощности при относительно малых мощностях электронагревателей в пределах 1-100 кВт. Кроме того, высокое значение удельного теплового потока приводит к возникновению локализованного устойчивого парообразования, вызывающего интенсивное отложение солей, уменьшение сечения трубопровода и увеличение гидродинамического сопротивления системы нагрева и потерь мощности на циркуляцию теплоносителя.

Более совершенным типом электронагревателя индуктивно-кондуктивного типа является устройство с распределенной поверхностью нагрева, позволяющей снизить значение удельного теплового потока в десятки раз по отношению к трубчатым системам. Появляется возможность конструктивной встраиваемости теплообменной структуры нагревателя в нагревательную установку таким образом, чтобы обеспечить снижение капиталовложений. Одновременно с этим, с целью снижения потоков рассеяния и повышения коэффициента мощности пространственное формирование вторичной обмотки имеет широкий спектр конструктивных модификаций.

Впервые в СССР известие о практическом применении индукционных электронагревателей трансформаторного типа для нагрева воды с распределенной поверхностью нагрева появилось в середине 70-х годов прошлого столетия в работах сотрудников Биробиджанского завода силовых трансформаторов и Комсомольского-на-Амуре политехнического института Гуревича Ю.М. и Кузьмина В.М.

В начале 90-х годов А.И.Елшиным был предложены электронагреватели индуктивно-кондуктивного типа с открытыми первичными обмотками и распределёнными поверхностями нагрева, использование которых эффективно решает проблему электро- и пожаробезопасности.

Одновременно с этим в предлагаемых устройствах с открытыми первичными обмоточными структурами возможно омагничивание теплоносителя, что существенно расширяет функциональные возможности для различных технологических целей, умягчения воды, снижения концентрации солей кальция, уменьшения отложений на трубопроводах.

Первые сведения о влиянии магнитных полей на свойства воды были получены в медицине. В XIII веке физик де Герсю отметил лечебные свойства "омагниченной воды"; в начале XX века вышла в свет и в 1913 г. была переведена на русский язык книга Г.Дюрвилля (в-ОишПе) с примерами успешного лечения этой водой ран и язв. В 1945 г. бельгиец Т.Вермайрен (Т.Уеппе1геп) запатентовал применение магнитной обработки воды для уменьшения образования накипи (бельгийский патент № 460560).

На использовании этого факта было построено несколько типов аппаратов для обработки водных систем - это аппараты с постоянными магнитами и аппараты с электромагнитами. Особый интерес представляют конструкции аппаратов с электромагнитами. В аппаратах этого типа электромагниты могут быть расположены внутри корпуса или вне его (последнее предпочтительнее). Примером аппаратов с внутренним расположением электромагнитов является конструкция Ал-маатинского завода тяжёлого машиностроения. Сходную конструкцию имеют аппараты Харьковского инженерно-экономического института с внешним расположением электромагнитов с напряжённостью поля 96 кА/м. На Чебоксарском ремонтно-механическом заводе "Энергозапчасть " выпускались аппараты, разработанные Всесоюзным теплотехническим институтом. Электромагниты питаются постоянным током, выпрямитель имеет устройство для регулирования напряженности магнитного поля.

Анализ характеристик этих видов аппаратов приводит к следующим выводам:

1 устройства, работающие на переменном токе, имеют невысокий коэффициент мощности и значительные массогабаритные показатели, так как создание магнитного поля обеспечивается соленоидами, подключаемыми непосредственно к питающей сети;

2 почти во всех случаях рабочий зазор аппаратов лежит в пределах нескольких сантиметров, что требует создания большой намагничивающей силы и значительного расхода обмоточных материалов;

3 максимальное магнитное поле в рабочем зазоре локализовано в отдельных точках и при обработке необходима многократная циркуляция обрабатываемой жидкости.

Наиболее предпочтительной с точки зрения получения пространственного распределения максимального магнитного поля с однонаправленным градиентом представляется конструкция, приведенная на рисунке.

При подключении обмотки 1 к напряжению питающей сети в магнито-проводе 2 наводится переменный магнитный поток. Этот поток создает значительный индукционный ток во вторичной цепи трансформатора, образованной стержнем 6, дополнительными цилиндрами 7, цилиндром 3, замыкающими трубками 4 и перемычками 8 между стержнем 6 и цилиндром 3, заполненной проточной жидкостью. В полости, занятой жидкостью, индуктируется интенсивное переменное магнитное поле, направление напряженности которого перпендикулярно потоку жидкости. Действие этого переменного магнитного поля вызывает омагничи-вание проточной жидкости. Проточная жидкость является одновременно охлаждающим реагентом, нагреваясь до требуемой температуры.

Во второй главе проведено моделирование процессов в системе индуктивно-кондуктивного типа для нагрева и омагничивания воды. Приведены результаты расчетно-теоретического анализа электромагнитных связей в системе с коаксиальными цилиндрами с помощью рекуррентного метода.

Полное моделирование процесса нагрева и омагничивания потребовало совместное решение электромагнитной задачи, внутренней электротепловой задачи и задачи внешнего теплообмена.

Создание математической модели осуществлено на основе представления пространственного распределения среды со сложной конфигурацией и нелинейными электрофизическими характеристиками материалов (с магнитными и немагнитными свойствами) в виде совокупности чередующихся однородных слоев. Поверхности слоев параллельны координатным плоскостям, в пределах которых можно осуществить аппроксимацию нелинейных параметров и найти общие решения для напряженностей электромагнитного поля на базе уравнений

электродинамики для представленной на рисунке 1 конструктивной схеме установки. По общим решениям исключением постоянных интегрирования найдены рекуррентные соотношения между выходными характеристик поля элементарного слоя и входными. Используя рекуррентные соотношения и задавая начальные значения величин, численным методом найдено распределение параметров £ и Я в функции координаты в многослойной среде. На каждом последующем шаге счета есть возможность корректировки электрофизических параметров среды по состоянию на предыдущем шаге, которые связаны с изменением величин поля.

I

кондуктивной системы для нагрева и омагничивания жидкостей.

Для исследования теплового процесса принята та же методология анализа на основе аналитически-численного метода с применением рекуррентных соотношений для функции температуры и ее произ-

водной. Решение задачи отыскивается на основании уравнения теплопроводности Фурье для стационарного режима.

Задача расчёта электромагнитного поля сводится к решению уравнений Максвелла в присутствии среды с непрерывно нелинейными, анизотропными диэлектрическими и магнитными свойствами.

77 - дЕ - дН

гоШ =у-Е +£--' го1Е=-и--

Ы д(

сИ\Н = 0.

При переходе через границу раздела двух сред непрерывными остаются тангенциальные составляющие магнитного и электрического поля:

Ел-К 2=0;

яг1-яг2=о

Общие решения уравнений в цилиндрической системе коорди-

нат:

-к

■ [с, ■•/.М+С,.#,(*•/■)].

Исключением постоянных интегрирования найдены функциональные связи выходных характеристик элементарного слоя на границе с радиусом Я2 от входных с радиусом Я/. Я - текущий радиус.

Е,=Н

1

\

АЯ

1 2-Я,

к2- АЯ3 АЛ3 --+ -

6-Я

+ Е,-

, к2 • Дй2 Л2 • М3 1+—-+ -

2-Я,

6-Я,

1 /

1-

&Я к2-АЛ2 к2-АЯ3 АД3 Л, 2 ЗЛ, б-«3

1

у«-//

1

Г-АЯ2 А:4-АД3 Г-ЛЯ3 2-й, + 6 6-Я,

В качестве основы для создания модели тепловых процессов принята конструктивная схема омагничивателя, образованного концентрическими электропроводящими цилиндрами. В процессе обработки жидкость проходит зоны кольцевых каналов, нагреваясь конвективным путем от поверхностей цилиндрических стенок активатора. Исходными данными являются скорость жидкости и ее теплофизические параметры, разность температур жидкости на входе-выходе активатора, начальная температура жидкости. Выходными данными анализа являются параметры температурного поля в системе нагрева, позволяющие оценить работоспособность устройства в зависимости от уело-

вий теплоотдачи и мощности электронагревателя. Условия перегрева и выбор класса изоляции обмоточных структур зависят как от теплового воздействия тока первичной обмотки, так и воздействия источника тепла активатора от наведенных вторичных токов.

Исследование температурного поля во всей области проводим по уравнению Лапласа в цилиндрической системе координат АТ = 0, общее решение которого Т = С] + С2 • 1п | г | позволяет, исключая постоянные интегрирования, получить рекуррентные соотношения на элементарном шаге для функции температуры и ее производной.

Здесь йг - элементарный шаг интегрирования, в пределах которого теплофизические параметры принимаются постоянными.

В элементах активатора (стержень и оболочка) с внутренним тепловыделением источники тепла в пределах шага рассматриваются сосредоточенными на цилиндрических бесконечно тонких поверхностях, расположенных посредине шага. Это дает возможность исследовать температурное поле во всей области по уравнению Лапласа, «сшивая» решения по производной температуры с учетом скачка на величину расчетной поверхностной плотности теплового потока элементарного подслоя: с/, = <гд,- с1г-1/Ас, где - удельные объемные источники тепла, определяемые величиной плотности электрического тока в данном подслое =8 ■ 2 ■ р; Лс - коэффициент теплопроводности среды.

Исследование тепловой модели производится численным методом. Количество итераций связано с точностью решения задачи, в качестве критерия которой является равенство тепловой энергии, выделенной активными элементами при протекании электрического тока и

воспринимаемой омагничиваемой средой.

Представленная математическая модель активной зоны системы нагрева и омагничивания, разработанная на основе метода разделения переменных и рекуррентных соотношений для функции разделения в дискретно-слоистых средах, позволяет оценить влияние характеристик металла и электромагнитных нагрузок на распределение параметров электромагнитного поля.

В третьей главе приведены результаты расчетно-теоретического анализа электромагнитных связей в индукционной сис-

теме с помощью численно-аналитического метода. Для количественной оценки интегральных электромагнитных параметров нагревателя проведены исследования синусоидального электромагнитного поля в объеме, включающем в себя цилиндрические элементы нагревателя и непроводящее пространство между ними. При решении задачи принимались традиционные допущения, позволившие представить задачу расчета в дискретной одномерной многослойной среде. Точность полученных результатов удовлетворяет инженерным требованиям; разница между расчётными значениями и значениями полученными в результате замеров на опытной установке составляет менее 15-20%. С помощью физико-математического моделирования установлено, что оптимальной конструкцией для установки электротехнической обработки жидкости является конструкция, состоящая из двух коаксиальных цилиндров, по которым протекает ток различного направления, так как это позволяет сконцентрировать реактивную мощность в камере обработки, а также выделить максимум активной мощности для нагрева обрабатываемых водных систем.

На рисунке приведены модули магнитной а и электрической на-пряженностей б в исследуемой системе в относительных единицах. В качестве базисных величин электромагнитного поля приняты значения на поверхности стержня.

В рабочей зоне максимальная магнитная напряженность имеет место на поверхности стержня, минимальная - на внутренней поверхности оболочки. Направление градиента напряженности магнитного поля перпендикулярно направлению движения жидкости, поэтому пондеромоторные силы создадут центростремительное ускорение ферромагнитных частиц во всей зоне магнитной обработки жидкости,

обеспечивая благоприятные условия для интенсивной коагуляции в области с максимальной напряженностью.

Аксиальная составляющая электрической напряженности, как видно из графика, имеет нелинейную зависимость в стержне и оболочке, что связано с проявлением эффекта вытеснения тока. В рабочей зоне электрическая напряженность при определенном радиусе меняет свой знак на противоположный, оставаясь практически линейной функций от радиуса.

По известным характеристикам электромагнитного поля на основании теоремы Умова-Пойнтинга рассчитываются комплексные сопротивления, отыскиваются интегральные параметры индукционной установки: величина магнитной индукции и магнитный поток в кольцевом канале установки, распределение силы, мощность, коэффициент мощности и тепловой поверхностный поток.

В неоднородном в пространстве и во времени магнитном поле на магнитный диполь ферромагнитной частицы действует пондеромо-торная сила, возникающая в результате раскомпенсации сжимающих сил. Величина этой силы прямопропорциональна как величине напряженности, так и ее градиенту ^ = % ■ Н • gradH, где % - магнитная восприимчивость среды.

С целью достижения максимальной эффективности воздействия на ферромагнитные частицы необходимо формирование в рабочей зоне установки условий для проявления экстремальных значений напряженности и ее градиента. Такие условия созданы в исследуемом уст-

На рисунке а приведены характеристики модулей магнитной напряженности и ее градиента в относительных единицах в рабочей зоне, полученные численным дифференцированием расчетных данных. На рисунке б представлена зависимость силы, воздействующей на ферромагнитные частицы, в функции радиуса.

Для всех величин отмечается одинаковый характер изменения в радиальном направлении, отличающейся непрерывностью функции напряженности, градиента напряженности и силы с максимальным значением в пристенной области стержня, что свойственно только для данной системы омагничивания, выполненное в виде коаксиального сопряжения стержня и оболочки.

Проведено экспериментальное исследование величины напряженности магнитного поля в макетном образце и показано, что отличие между расчётными и экспериментальными данными не превышает 1520%.

Рисунок 2 - эскиз и установка для проведения эксперимента

Приведены результаты исследования на модели зависимости габаритов установки от ее производительности и дан расчет параметров омагничивателя тепловой мощностью 16 кВт.

Представлены расчеты распределения температуры в активных элементах омагничивателя и расчет максимальной напряженности магнитного поля в жидкости.

Апробация физико - математической модели свидетельствует о ее работоспособности, что позволяет произвести оценку всего класса устройств на основе данной конструктивной схемы. Широкая вариация исходных данных даст информацию об эффективности использования энергии, материалов и на этой основе позволит сделать выводы относительно развития данного класса электроустановок.

В четвёртой главе рассмотрены области применения систем индуктивно-кондуктивных нагрева и омагничивания жидкости: про-

:

точные нагреватели жидкой среды с эффектом омагничивания; тепло-аккумуляционные электронагреватели с функцией очистки воды от избытка железа, солей кальция и марганца; устройства для защиты от накипи и коррозии систем тепловодоснабжения; системы магнитной обработки водных сред в нефтегазовой отрасли - применение осуществляется в нескольких основных направлениях: борьба с асфальто-смолистыми и парафиновыми отложениями (АСПО), солеотложения-ми, предотвращение образования стойких эмульсий, снижение коррозионной активности перекачиваемых жидкостей.

При участии автора подготовлена техническая документация для постановки на производство теплоаккумуляционного электронагревателя индуктивно-кондуктивного типа ЭВНАТ-4.0/0.22 емкостью 100, 150, 200, 250, 300 литров с явно выраженным эффектом омагничивания воды переменным электромагнитным полем (ФГУП "Сибсельмаш-Спецтехника" г. Новосибирск). Сравнительные данные состава питьевой воды из скважины п. Огурцово Новосибирской области до и после магнитной обработки при нагреве от 18°С до 95 Х^ ^ свидетельствуют о заметном снижении общей же-

сткости, мутности и улучшении качества воды, делающего пригодной ее к употреблению. Особенно существенно влияние магнитной обработки на содержание железа в воде, количество которого уменьшилось в 10 раз, соли кальция уменьшились в 4 раза, а марганец - в 7 раз.

Автором проведены расчетно-поисковые работы по оптимизации конструкции подогревателя индуктивно-кондуктивного типа для мазута, нефти, нефтепродуктов, эмульсии, минеральных масел и других жидких продуктов до 100 °С для нефтегазовой отрасли (ООО НИЦ ИНМАШ г.Новосибирск) мощностью 48 и 192 кВт.

В подогревателе использован индуктив-но-кондуктивный нагрев с удельной тепловой нагрузкой не более 2 Вт/см2 . Электронная система регулирования температуры позволяет поддерживать температуру выхода продукта с точностью ±2°С. Подогреватель защищен от избыточного давления. Положение

нагревателя вертикальное. Одновременно с подогревом осуществляется омагничивание жидкости магнитным полем напряженностью 20 кА/м промышленной частоты.

Технические характеристики устройства для нагрева и омагничивания нефтяной эмульсии____

Мощность потребляемая кВт 48 192

Тепловая мощность М кал/ч 40 160

Номинальное напряжение В 380/220 380/220

Число фаз 3 3

Частота Гц 50 50

Коэффициент мощности 0,98 0,98

Габариты устройства высота, диаметр мм 1200 х 760 1300 х 1100

Рабочее давление МПа 1,0 1,0

Максимальное давление МПа 1,6 1,6

Расход продукта при нагреве на 45 °С куб.м/ч 1,85 7,6

Масса кг 295 780

Основные выводы и рекомендации

1. На основе анализа развития и современного состояния промышленных индуктивно-кондуктивных установок для нагрева и омагничивания жидкостей показано, что использование системы коаксиальных короткозамкнутых цилиндров в качестве камеры для нагрева и обработки жидкостей обеспечивает решение важной технической задачи - создание конкурентоспособных промышленных нагревательных установок большой производительности, обладающих способностью значительно уменьшать накипеобразование на теплоотдающих поверхностях, при оптимальных значениях удельной поверхностной мощности на нагреваемых поверхностях.

2. Сформулированы принципы исследования технических решений и конструктивных схем индуктивно-кондуктивных установок и показано, что требуемые с технической точки зрения энергетические

соотношения в новой системе нагрева индуктивно-кондуктивного типа, включающие снижение удельной поверхностной мощности нагрева и оптимальные значения напряженности магнитного поля, могут быть получены при надежных тепловых условиях для первичной обмотки и равномерном уровне электромагнитных и тепловых нагрузок;

3. Разработана научно обоснованная математическая модель для расчёта слоистых систем преобразования электрической энергии в тепловую на основе решений уравнения Гельмгольца для каждого слоя (проводник, диэлектрик - воздушный зазор) с последующим построением расчетного алгоритма на основе рекуррентного метода. И на ее основе было установлено, что при изготовлении коаксиальных цилиндров из материалов с различными электропроводностями максимальное энерговыделение обеспечивается в цилиндрах, выполненных из материалов с большей электропроводностью (медь, алюминий, сплавы цветных металлов) по сравнению с ферромагнитными и немагнитными сталями.

4. Сформулированы основы реализации инженерной методики расчета основных массогабаритных показателей установки по критерию уровня омагничивания жидкости.

5. Обобщены теоретические и экспериментальные исследования распределения активной и реактивной энергии в системе омагничивания переменным полем. Показана достаточная степень совпадения теоретических и экспериментальных данных.

6. Разработаны основы проектирования конструкции электромагнитного устройства позволяющие создать техническую документации для постановки на производство устройств низкотемпературного нагрева индуктивно-кондуктивного типа и решать оптимизационные задачи формирования конструктивного исполнения устройств в функции минимизации массогабаритных показателей при сохранении высоких энергетических параметров.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации

Статьи в периодических изданиях по перечню ВАК

1 Расчет индуктивно-кондуктивных систем нагрева трансформаторного типа /Инкин А.И., Чередниченко B.C., Ивлнков С.Ю. [и др.] // Электротехника, 2000. № 11. - С. 34-37.

2 Электромагнитные характеристики устройства для нагрева и омагничивания жидкости /Елшин А.И., Ивлнков С.Ю.//Научн. пробл. транс. Сибири и Дальнего Востока. -2009. -№1.-С. 343-346.

3 Электротепловая модель омагничивателя жидкости на переменном токе/Елшин А.И., Ивлнков С.Ю.//Научн. пробл. транс. Сибири и Дальнего Востока. -2009. -№1.-С.347-349.

Статьи в российских и иностранных изданиях; материалы международных и региональных конференций

4 Метод расчета индуктивно-кондуктивных систем нагрева с коаксиальными цилиндрами /Кислов А.П., Хацевский К.В., Ивлнков С.Ю. и др. // Ученые записки ПГУ. - Павлодар: Изд-во ПГУ, 2000. - № 8. - С. 96-105.

5 Ивлнков, С.Ю. Применение каскадных схем замещения для расчёта индуктивно-кондуктивных систем нагрева проточной воды // МНСК 2000: Доклады и тезисы докладов. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2001. - С. 74-77.

6 Ивликов, С.Ю. Расчет индуктивно-кондуктивных систем нагрева трансформаторного типа // МНСК 2000: Доклады и тезисы докладов. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2001. - С. 51-55.

7 Ивликов, С.Ю. Исследование электромагнитных полей в

индуктивно-кондуктивных установках для нагрева и технологической обработки воды // МНСК 2001: Доклады и тезисы докладов. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2001. - С. 65.

8 Calculation of induction heating systems with coaxial cylinders design / V.S. Cherednichenko, S.U. Ivlikov, A.I. Inkin // Intern. Seminar on Heating by Internal Sourse. Padua, Italy, Sept. 1214, 2001,- Padua: University of Padua, 2001,- C.481-485.

9 The induction device for the electromagnetic processing of a liquid. / A.I. Elshin, S.U. Ivlikov // The 6 Russian-Korean Intern. Symp. on Science and Technology (KORUS, 2002).- Novosibirsk: NSTU, 2002,- Vol.1.- P.233-235.

10 Омагничивание воды переменным магнитным полем /Елшин А.И., Кожухов В.В., Ивликов С.Ю. // Материалы междунар. научн.-техн. конференции ЭЭЭ-2003, Комсомольск-на-Амуре, 2003. - С.61-66.

11 Электродиффузия и термодифузия в установках для электрофизической обработки жидкостей в электромагнитных полях полях / К. В. Хацевский, Г. В. Снегирева, С. Ю. Ив-ликов // Тр. 5-й междунар. конф. "Электромеханика, электротехнологии и электроматериаловедение". (Крым, Алушта, 22-25 сент.2003г.).- М.: Изд-во МЭИ (ТУ), 2003,- Ч. II,-С.

12 Расчет слоистой системы индукционного нагрева для электрофизической обработки жидкостей / Г. В. Снегирева, К. В. Хацевский, С. Ю. Ивликов // Тр. 5-й междунар. конф. "Электромеханика, электротехнологии и электроматериаловедение". (Крым, Алушта, 22-25 сент.2003г.).- М.: Изд-во МЭИ (ТУ), 2003.- Ч. II,- С. 126-129.

13 Индукционные установки для электрофизической обработки жидкостей в электромагнитных полях / К. В. Хацевский, Г.

B. Снегирева, С. Ю. Ивликов // Тр. 5-й междунар.конф. "Электромеханика, электротехнологии и электроматериаловедение". (Крым, Алушта, 22-25 сент.2003г.).- М.: Изд-во МЭИ (ТУ), 2003.- Ч. II,- С. 130-133.

14 Расчет индукционной системы для нагрева и электрофизической обработки воды / К. В. Хацевский, Г. В. Снегирева,

C. Ю. Ивликов // Тр. 5-й междунар. конф. "Электромеханика, электротехнологии и электроматериаловедение". (Крым, Алушта, 22-25 сент.2003г.).- М.: Изд-во МЭИ (ТУ), 2003,- Ч. П.- С.

15 Нагрев и электромагнитная переработка воды в индукционных установках / К. В. Хацевский, Г. В. Снегирева, С. Ю. Ивликов // Тр. 5-й междунар. конф. "Электромеханика, электротехнологии и электроматериаловедение". (Крым, Алушта, 22-25 сент.2003г.).- М.: Изд-во МЭИ (ТУ), 2003.Ч. Н.-С. 242-245.

16 Исследование накипеобразования при электронагреве воды / Г. В. Снегирева, К. В. Хацевский, С. Ю. Ивликов II Сб. научн. тр. НГТУ.- Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003.-№2(32).-С. 103-108.

17 Induktion installations for processing liquids in electromagnetic and thermal fields / M.V. Cherednichenko, К. V. Khatsevsky,

S.U. Ivlikov // HES-04-Heating by Elektromagnetic Sources, International simposium, Padua, Italy, june 22-25, 2004.- Padua: publ. house univ. of Padua, 2004,- P. 635-641.

18 Calculation of parameters of parallel conducting rings electromagnetic fields in induction heating system / K.V. Khatsevsky, S.U. Ivlikov // HES-04-Heating by Elektromagnetic Sources, International simposium, Padua, Italia, june 22-25,2004,- Padua: publ. house univ. of Padua, 2004,- P. 629-634.

19 Расчет электромагнитного поля в устройстве для нагрева и омагничивания жидкости /Елшин А.И., Ивликов С.Ю., Кожухов В.В.// Научн.-прикладн. журнал ТЕХН1ЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМЖА.-Киев, 2004. - Ч.7.-С.116-119.

20 Электромагнитный очиститель питьевой воды /Елшин А.И., Ивликов С.Ю., Кожухов В.В.// Материалы Междунар. на-учн.-техн. конференции "Электроэнергия и будущее цивилизации", Томск, 2004,- С.340-343.

Подписано в печать Формат 60 х 84 1/16. Бум. тип №3. Печать офсетная. Усл.печ.л. 1,4. Уч.-изд.л. 1,35. Тираж 100. Заказ

Полиграфическая лаборатория Государственного образовательного Учреждения высшего профессионального образования «Комсомольский-на Амуре государственный политехнический университет» 681013, Комсомольск-на-Амуре, пр. Ленина,27

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВ А 1. ОБЗОР КОНСТРУКЦИЙ ИНДУКЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ НАГРЕВА И ОМАГНИЧИВАНИЯ ЖИДКОСТЕЙ.

1.1 Конструкции устройств индукционного нагрева жидкости.

1.2 Конструкции устройств для омагничивання жидкостей.

1.3 Выводы.

ГЛАВА 2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ В СИСТЕМЕ ИНДУКТИВНО-КОНДУКТИВНОГО ТИПА ДЛЯ НАГРЕВА И ОМАГНИЧИВАНИЯ ВОДЫ.

2.1 Методы расчета устройств нагрева и омагничивання.

2.2 Постановка задачи.

2.3 Моделирование электромагнитного поля в системе для нагрева и омагничивання воды.

2.4 Моделирование теплового поля в системе для нагрева и омагничивання воды.

2.5 Выводы.

ГЛАВА 3 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ ИНДУКТИВНО-КОНДУКТИВНОГО ТИПА ДЛЯ НАГРЕВА И ОМАГНИЧИВАНИЯ ВОДЫ.

3.1 Расчёт параметров электромагнитного поля системы для нагрева и омагннчивания жидкости

3.2 Экспериментальные исследования электромагнитных полей коаксиальных цилиндров ) индукционной установки для обработки жидкостей

3.3 Расчёт параметров теплового поля системы для нагрева и омагничивання жидкости.

3.3.1 Расчет коэффициента теплоотдачи в системе концентрических цилиндров.

3.3.2 Расчет параметров омагничивателя мощностью 16 кВт.

3.3.3 Расчет распределения температуры в активных элементах омагннчивателя.

3.3.4 Расчет максимальной напряженности магнитного поля в жидкости.

3.4 Выводы.

ГЛАВА 4 ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СИСТЕМ НАГРЕВА И ОМАГНИЧИВАНИЯ ИНДУКТИВНО-КОНДУКТИВНОГО ТИПА.

4.1 Электронагреватели жидкой среды.

4.2 Очистка воды от избытка железа, солей кальция и марганца.

4.3 Устройства для защиты от накипи н коррозии систем тепловодоснабжения.

4.3.1 Влияние магнитного поля на свойства воды и ее примесей.

4.4 Применение магннтпой обработки в нефтегазовой отрасли.

4.4.1 Воздействие магнитного поля на АСПО.

4.4.2 Воздействие магнитного поля на солеотложенпя.

4.4.3 Воздействие магпнтного поля на эмульсии.

4.4.3.1 Причины образования и свойства нефтяных эмульсий.

4.4.3.2 Аппараты для воздействия на водонефтяные эмульсии магнитным полем.

4.4.4 Аппараты УМП.

4.4.5 Индуктивио-кондуктивные аппараты.

4.4.6 Воздействие магнитного поля на коррозионные процессы.

Современное общество предъявляет всё более высокие требования к техническим устройствам бытового и промышленного назначения, поэтому разработка и внедрение новых устройств, особенно электронагревательных, как важнейших для жизнедеятельности человека, является актуальной задачей. Внедрение электронагрева обуславливается и проблемой энергосбережения при производстве тепла на коммунально-бытовые нужды рассредоточенных потребителей. Из общего количества тепла, расходуемого на эти цели в стране, около половины получают на ТЭЦ и крупных котельных, остальное — на мелких котельных, индивидуальных топливных печах и квартирных теплогенераторах. При этом последняя группа оборудования потребляет топлива примерно в два раза больше, чем первая в связи с низкими характеристиками печей и теплогенераторов, большой длительностью межсезонья, при котором объем теплопотребления не достигает номинальных нагрузок и коэффициент использования топлива снижается до 10-20%. Значительное удаление населенных пунктов от центров снабжения теплом и топливом приводит к высокой стоимости транспортировки, соизмеримой со стоимостью добычи энергоносителей. В [1,2] показано, что в сельской местности при существенной рассредоточенное™ агротехнического комплекса Сибири применение системы электротеплоснабжения по сравнению с теплоснабжением от котельных на твердом топливе позволяет снизить энергозатраты на 30-40%.

Насыщенность некоторых регионов страны дешевой электроэнергией ГЭС и АЭС способствует внедрению электронагрева в быту по экономическим и техническим аспектам. Обеспечение оптимальной нагрузки энергостанций в ночные часы и дни с пониженной производственной деятельностью промышленных предприятий создадут надежные и безопасные условия функционирования энергосистем.

Развитие ВЭУ(ветроэлектроустановок), микроГЭС и других альтернативных источников электроэнергии также стимулирует использование электронагрева.

Система многоставочных тарифов на электроэнергию, сложившаяся за рубежом и постепенно развивающаяся в России, значительно расширит применение электронагрева для отопления и горячего водоснабжения и на технологические нужды.

Усилиями отечественных и зарубежных фирм созданы высокоэффективные электронагревательные приборы, получившие широкое распространение в системах производственного и бытового электронагрева [3,4]. За последние двадцать лет удельное энергопотребление электротеплогенераторов снижено в среднем на 50%, что дало возможность концептуально изменить, например, назначение электроотопительных устройств от приборов для дополнительного обогрева помещений к приборам основного теплоснабжения.

К настоящему времени получили широкое распространение резистивные электронагреватели прямого нагрева (ТЭНы и электродные), которые, как известно, обладают рядом недостатков:

- низким классом электробезопасности "0" или "1" (с применением дополнительных мер);

- опасным напряжением прикосновения, препятствующим применению в жилых помещениях;

- низким сроком службы и надежностью функционирования и высокой пожароопасностью.

Существенным недостатком систем нагрева на основе электродных конструкций и ТЭНов является отложение накипи на электродах, наружной поверхности ТЭНов и теплоотдающих поверхностях системы отопления. В результате снижается срок службы и надёжность работы нагревательного оборудования.

Снижение интенсивности накипеобразования и удаление накипи с рабочих поверхностей требует специальных методов водоподготовки и профилактической обработки рабочих поверхностей в периоды останова тепловой системы, так как принцип работы этих устройств не позволяет предотвратить или снизить интенсивность накипеобразования в эксплуатационный период.

Известно, что около 85% грунтовых и подземных вод Российской Федерации, используемых в качестве питьевой, содержат избыток железа и солей кальция. Поэтому пресная вода, используемая в качестве питьевой, в большинстве регионов РФ не соответствует требованиям ГОСТ, предъявляемым к питьевой воде. Это в первую очередь относится к избыточному количеству железа и солей кальция. Проблема получения с помощью энергосберегающих устройств питьевой воды, имеющей необходимый уровень примесей, является актуальной. Вместе с тем, состав минералов в воде, необходимых для жизнедеятельности человека, должен быть сохранён при её обработке.

Одним из наиболее перспективных и экологически чистых способов нормализации свойств питьевой воды является ее обработка постоянным или переменным электромагнитным полем, приводящая концентрацию железа и железосодержащих примесей к уровню требуемых норм. В процессах магнитной обработки частицы, обладающие ферромагнитными свойствами, при достаточно неоднородном магнитном поле выполняют "транспортную" функцию, увлекая при осаждении другие примесные частицы и ионы, что обеспечивает глубокую очистку жидкости.

Решение проблемы накипеобразования оказалось возможным в новых системах нагрева, созданных на основе индукционного метода преобразования электрической энергии в тепловую.

В начале 90-х годов прошлого столетия были разработаны и внедрены новые системы индукционного нагрева жидкостей на основе конструктивных решений с выполнением электропроводящей камеры нагрева, охватывающей первичную обмотку и магнитопровод. Такого типа индукционные системы, названные А.И.Елшиным индуктивно-кондуктивными, обеспечили высокие эксплуатационные параметры (КПД 96 -f- 99%, cos(p 0,96 ч- 0,99) .

При эксплуатации первых образцов нагревателей индуктивно-кондуктивного типа для систем отопления и горячего водоснабжения жилых зданий экспериментально обнаружено новое свойство создавать объёмную коагуляцию взвешенных в воде частиц и растворять ранее сформировавшиеся отложения накипи на стенках трубопроводов и радиаторов. Совместное действие на воду теплового потока и электромагнитного поля обеспечивает условия объёмной коагуляции взвешенных в воде частиц без отложений и накипеобра-зования на нагревающих поверхностях. Продукты соединений различных химических элементов формируются в виде мелкодисперсного порошка в объеме жидкости без отложения накипи на внутренних поверхностях трубопроводов и радиаторов системы отопления и легко отделяются в отстойник. Одновременно с этим, во всей системе нагрева исключено формирование гальванических пар постоянного тока, способствующих возникновению коррозийных центров.

Это позволило сформировать гипотезу, что интенсивность объёмной коагуляции взвешенных в воде частиц будет увеличиваться при нагреве воды с одновременной обработкой сильными электромагнитными полями. Появляется возможность создания принципиально нового вида электротехнического оборудования — установок индуктивно-кондуктивного типа для переработки жидких промышленных отходов, опреснения воды (включая и морскую воду), удаления из воды накипеобразующих примесей при водоподготовке для использования в энергетике, обработке воды в пищевой промышленности при изготовлении напитков, в строительной индустрии (для приготовления бетонов) и других технических целей.

Анализ технических особенностей нового оборудования индуктивно-кондуктивного типа позволяет сделать вывод, что задача оптимизации конструктивных решений установок индуктивно-кондуктивного типа для нагрева и омагничивания возможна путём исследования взаимосвязанных процессов нагрева жидкостей и одновременной обработки интенсивными электромагнитными поля. г

Целью работы является создание математической модели системы ин-дуктивно-кондуктивного типа для нагрева и омагничивания жидкости; оптимизация параметров системы на основе исследования взаимосвязанных процессов нагрева с одновременной обработкой в электромагнитных полях; фор* мирование рекомендаций к построению инженерной методики расчета.

В соответствии с этой целью формулируется общая научная задача:

- в теоретическом плане - проведение анализа протекания процессов в омагничивающих установках индуктивно-кондуктивного типа, выявление взаимосвязей интегральных и отдельных составляющих электрических и тепловых потоков энергии, связи номинальной мощности с энергетическими характеристиками (КПД и коэффициентом мощности), принципов оптимизации конструкций и рабочих режимов;

- в экспериментальном плане - разработка технических требований и исследование электротехнического оборудования нового поколения, обеспечения его работоспособности и электробезопасности.

Достижение поставленной цели осуществляется на основе исследования концепции конструктивного исполнения системы индуктивно-кондуктивного типа, существенным отличием которой является формирование зоны нагрева и омагничивания на основе концентрических цилиндров.

Это позволяет:

- создать надежные тепловые условия для первичной обмотки и равномерный уровень электромагнитных и тепловых нагрузок любой зоны теплообменника;

- максимально приблизить к единице коэффициент преобразования электроэнергии в тепло для электронагревателя;

- обеспечить условия для эффективного простанственного омагничивания обрабатываемой среды;

- создать рекомендации для дальнейшего совершенствования конструкции с целью улучшения массогабаритных и энергетических показателей.

На защиту данной диссертационной работы выносится:

1. Принципы исследования технических решений и конструктивных схем индуктивно-кондуктивных установок, обеспечивающих создание высокоэффективных и электробезопасных систем нагрева и электромагнитной обработки жидкости переменным полем.

2. Научно обоснованные исходные положения и математическая модель преобразования электрической энергии в электромагнитную и тепловую на основе численно-аналитического метода расчёта слоистых индуктивно-кондуктивных систем, с использованием рекуррентных соотношений между параметрами поля.

3. Совокупность теоретических и экспериментальных исследований распределения энергии в системе коаксиальных цилиндров из немагнитной стали, алюминия, меди и других цветных металлов, анализ энергораспределений в цилиндрах и зазорах между цилиндрами при изменении их диаметров, количества и толщин.

4. Результаты теоретических и экспериментальных исследований электромагнитных полей в коаксиальных цилиндрах индукционной системы, образующих вторичную нагрузку трансформатора, и используемых в качестве камеры технологической обработки жидкостей.

5. Инженерные методики расчета основных массогабаритных показателей установки по критерию уровня нагрева и омагничивания жидкости.

Научная новизна заключается в:

1. исследовании комплекса научных и прикладных задач по новому направлению развития индуктивно-кондуктивных установок для низкотемпературного нагрева и технологической обработки жидкостей, обеспечивающий создание принципиально новых электротехнических устройств;

2. впервые разработана методика численно-аналитического расчета электротеплового поля многослойной системы коаксиальных цилиндров, образующих активную зону омагничивания;

3. разработана инженерная методика расчёта индуктивно-кондуктивных систем технологической обработки жидкости в интенсивных электромагнитных полях;

4. сформулированы принципы увеличения производительности промышленных установок путем использования коаксиальных цилиндров из различных металлов с различными удельными электрическими сопротивлениями с целью увеличения напряженности магнитного поля при одновременном снижении удельной поверхностной мощности.

Практическая значимость полученных результатов определяется созданием нового вида омагничивающих устройств, воздействующих на жидкость переменном магнитным полем одновременно с нагревом и построенных на основе:

- разработанной математической модели анализа электромагнитного поля в коаксиальных цилиндрах индуктивно-кондуктивных систем, позволяющей получить распределённые и интегральные характеристики системы омаг-ничивания и сформулировать технические требования к выбору материалов цилиндров и их геометрических размеров;

- решения электромагнитной и тепловой задач методами теории поля;

- создания инженерной методики расчета массогабаритных и энергетических параметров по заданному уровню намагничивающего фактора и производительности устройства.

Реализация работы: созданные инженерные методики расчета систем нагрева и омагничивания переданы для формирования научно-технической документации постановки изделий на производство в Научно-инновационный Центр «Индукционное машиностроение» г. Новосибирск; ФГУ «Сибсельмаш-Спецтехника» г. Новосибирск; ООО «Термотех» г.Новосибирск; ООО «Мечта» г. Гурьевск Кемеровской области; ОАО «Сибэлектротерм» г. Новосибирск. Методики расчета электромагнитных и тепловых полей используются в учебном процессе в Новосибирском техническом университете и Новосибирской государственной академии водного транспорта.

Вклад автора состоит в обосновании общей концепции работы, в формулировании постановки целей и задач исследований, в разработке теоретических положений и анализе результатов, в самостоятельной подготовке электромагнитной и тепловой задач, их решении, проведении экспериментов, анализа полученных результатов и формировании выводов работы.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на:

- межвузовской научной студенческой конференции «Интеллектуальный потенциал Сибири», МНСК-2000, 2001 (г.Новосибирск); International Seminar on Heating by Internal Sourse. Padua, 2001, 2004 (Италия); 6 Russian-Korean In-ternatijnal Symposium on Science and Technology (KORUS, 2002); 5-й международной конференции "Электромеханика, электротехнологии и электроматериаловедение". (Крым, Алушта, 2003); международной научно-технической конференции ЭЭЭ-2003, Комсомольск-на-Амуре, 2003; международной научно-технической конференции "Электроэнергия и будущее цивилизации", Томск, 2004; а также ряде научно — технических совещаний и семинаров, проходивших на кафедре «Автоматические электротехнологические установки» НГТУ, кафедре «Электроэнергетические системы и электротехника» НГАВТ.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 20 печатных работах, в том числе три в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы из 145 наименований и четырех приложений. Материал диссертации изложен на 164 страницах и включает 38 рисунков и 9 таблиц.

Основные результаты проведенных в работе теоретических и экспериментальных исследований формулируются в следующем:

1. На основе анализа развития и современного состояния промышленных п индуктивно-кондуктивных установок для нагрева и омагничивания жидкостей показано, что использование системы коаксиальных короткозамкнутых цилиндров в качестве камеры для нагрева и обработки жидкостей обеспечивает решение важной технической задачи — создание конкурентоспособных промышленных нагревательных установок большой производительности, обладающих способностью значительно уменьшать накипеобразование на тепло-отдающих поверхностях, при оптимальных значениях удельной поверхностной мощности на нагреваемых поверхностях.

2. Сформулированы принципы исследования технических решений и конструктивных схем индуктивно-кондуктивных установок и показано, что требуемые с технической точки зрения энергетические соотношения в новой системе нагрева индуктивно-кондуктивного типа, включающие снижение удельной поверхностной мощности нагрева и оптимальные значения напряженности магнитного поля, могут быть получены при надежных тепловых условиях для первичной обмотки и равномерном уровне электромагнитных и тепловых нагрузок;

3. Разработана научно обоснованная математическая модель для расчёта слоистых систем преобразования электрической энергии в тепловую на основе решений уравнения Гельмгольца для каждого слоя (проводник, диэлектрик -воздушный зазор) с последующим построением расчетного алгоритма на ос- . нове рекуррентного метода. И на ее основе было установлено, что при изготовлении коаксиальных цилиндров из материалов с различными электропро-водностями максимальное энерговыделение обеспечивается в цилиндрах, выполненных из материалов с большей электропроводностью (медь, алюминий, сплавы цветных металлов) по сравнению с ферромагнитными и немагнитными сталями.

4. Сформулированы рекомендации к реализации.инженерной методики расчета основных массогабаритных показателей установки no-критерию уровня омагничивания жидкости.

5. Обобщены теоретические и экспериментальные исследования распределения активной и реактивной энергии в системе омагничивания переменным полем. Показана достаточная степень совпадения теоретических и экспериментальных данных.

6. Разработаны основы, проектирования конструкции электромагнитного устройства позволяющие создать техническую документации* для постановки на производство устройств низкотемпературного нагрева индуктивно-кондуктивного типа и решать оптимизационные задачи формирования конструктивного исполнения * устройств в функции минимизации массогабаритных показателей при сохранении высоких энергетических параметров.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе представлены результаты исследования качественно нового типа системы для нагрева и омагничивания жидкости на основе устройства индуктивно-кондуктивного типа с теплообменной структурой, состоящей из ряда концентрических цилиндрических элементов, образующих кольцевые каналы для омагничиваемой среды. Уровень энергосбережения, надежности и безопасности, реализуемые с помощью исследуемых конструктивных модификаций для различных условий применения в сфере жизнеобеспечения человека, соответствует лучшим мировым стандартам.

1. Коган Ю.М. и др. Современные проблемы электрофикации быта. -М.: Наука, 1987.

2. Бесчинский А.А., Коган Ю.М. Экономические проблемы электрофикации. -М.: Энергоатомиздат, 1983.

3. Расстригин В.Н. Направления развития тепловых процессов в сельском хозяйстве // С.-х. теплоэнергетика: Тез.докл. конф. Севастополь, 1992.

4. Коршунов А.П. Об управлении НТП в сельской электроэнергетике // Энергетическое строительство. — 1994. — № 2.

5. Елшин А.И. Конструкции и расчет трансформаторных устройств низкотемпературного нагрева для жизнеобеспечения человека: Монография. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2000. - 140 с.

6. Шевцов М.С., Бородачев А.С. Развитие электротермической техники.- М.: Энергоатомиздат, 1983. 208 с.

7. Яровиков И.П., Олешко И.Д., Чабаненко П.С. Индукционные водонагреватели // Техника в сельском хозяйстве. 1987. - № 1.

8. Кувалдин А.Б. Низкотемпературный индукционный нагрев стали. -М.: Энергоатомиздат, 1988. 200 с.

9. Химические аппараты с индукционным обогревом / С.А.Горбатков, А.Б.Кувалдин, В.Е.Минеев, В.Е.Жуковский. М.: Химия,1985.

10. А.с. № 1508353 СССР. Индукционный водонагреватель / П.П.Артышевский, Т.Б.Красновидова. Опубл. в БИ, 1989, № 34.

11. Girault Yves. Un nouvear produit: le generatear a thermo-induction // *Rev. energ.*-1988.-39, № 400. P.112-114.

12. Prisette J.Y. The themal induction generator // *Alsthom Rev.* 1987. -№ 9. - P.45-52.

13. Кисель OJS. Индукционный нагреватель жидкости // Докл. ВАСХ-НИЛ.- 1974.-№ 11.-С. 41-42.

14. Кисель OJB. Разработка и исследование нагревателей жидкости индукционного типа: Автореф. дис.канд. наук, Целиноград, 1975.

15. Индукционный термогенератор "Самара-120". АО "Электросила-Центр". Саратов, 1994.

16. А.с. № 1269279 СССР. Индукционный нагреватель текучих сред / П.Н.Ефимов, В.Н.Ефимов. Опубл. в БИ, 1986, № 41.

17. Патент ФРГ № OS 3811546. Индукционный тепловой генератор для жидкой горячей среды // Изобретения стран мира. —1989. № 5.

18. Girault Yves. Un nouveav systeme de production. « Rev. gen. elec. » -1986 — № 3. P.30 - 31.

19. Винокуров M.X. и др. Электрические паровые и водогрейные котлы: Обзор. М.: ЦНИИТЭИтяжмаш. 1991 - 56 с. - (Энергетическое машиностроение. Сер. 3, вып. 3.).

20. Патент США № 4791262. Voltage transformer type electric fluid heater / Ando Masao, Nanri Takeshi, Sho Mikio // Chisso Enginering Co, Ltd. Заявл. 13.12.88., опубл. 07.07.89.

21. Патент RU 2002384 CI. Индукционный нагреватель жидкости/ И.В.Кузовлев и др.- Заявл. 09.12.1991.

22. Сериков А.В. Трансформаторы для установок электронагрева: Автореферат дис.канд.техн.наук. Томск, 1997.

23. Свидетельство на полезную модель RU 115 U1. Электроводонагреватель / Елшин А.И., Казанский В.М. Опубл. в БИ, 1994, № 10.

24. Свидетельство на полезную модель RU 185 U1. Электрический котел / Ёлшин А.И., Казанский В.М., Карманов Е.Д. Опубл. в БИ, 1994, № 12.

25. Патент RU 2039327 С1. Электроотопительный прибор / Елшин А.И., Казанский В.М. Опубл. в БИ, 1995, № 19.

26. Патент RU 2053455 С1. Индукционный электрический нагреватель жидкости / Елшин А.И., Казанский В.М. Опубл. в БИ, 1996, № 3.

27. Классен В.И. Магнитная обработка воды и водных систем при флотации и сгущении руд и углей. Л., 1968.

28. Немков B.C., Демидович В.Б. Теория и расчет устройств индукционного нагрева. Л.: Энергоатомиздат. 1988. - 280с.

29. Классен В.И. Методы улучшения физико-механических свойств структурированных суспензий. -М.: Наука, 1968.

30. Патент RU 2046421 С1. Устройство для омагничивання жидкости / Елшин А.И. Опубл. в БИ, 1995, № 29.

31. Классен В.И. Вопросы теории и практики магнитной обработки воды и водных систем. М., 1971, 316 с.

32. Классен В.И. Омагничивание водных систем. — М: «Наука», 1982,296 с.

33. Немков B.C., Демидович В.Б. Теория и расчет устройств индукционного нагрева. Л.: Энергоатомиздат. 1988. - 280с.

34. Елшин А.И. Моделирование и расчет электромагнитного поля в цилиндрическом теплообменнике индуктивно-кондуктивного нагревателя // Электротехника. 2000. - № 11.- С. 37-41.

35. Елшин А.И. Метод расчета двумерного электромагнитного поля в проводящей среде // Науч. вест. НГТУ.- Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1999. — №2(7).-С. 61-77.

36. Елшин А.И. Конструкции и расчет трансформаторных устройств низкотемпературного нагрева для жизнеобеспечения человека: Монография.- Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2000. 140 с.

37. Установки индукционного нагрева /А.Е. Слухоцкий, В.С.Немков, Н.А.Павлов, А.В.Бамунэр. Л.: Энергоатомиздат, 1981. - 328 с.

38. Немков B.C., Полеводов Б.С. Математическое моделирование на ЭВМ устройств высокочастотного нагрева.-Л.: Машиностроение. 1980.-64 с.

39. Шак А. Промышленная теплопередача. М.: Металлургиздат, 1961.- 524 с.

40. Беляев Н.М., Рядно А.А. Методы теории теплопроводности. Ч. 1. — М.: Высш. школа, 1982. 327 с.

41. Исаченко В.П. и др. Теплопередача. М.: Энергия, 1975. - 488 с.

42. Коздоба JI.A. Методы решения нелинейных задач теплопроводности. -М.: Наука, 1975.

43. Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 367 с.

44. Холодов Ю.А. Мозг в электромагнитных полях. М.: Наука, 1982.

45. Персиянцев М.Н. Добыча нефти в осложненных условиях. М.: ООО "Недра-Бизнесцентр", 2000. - 653 е.: ил.

46. Тронов В.П. Механизм образования смоло-парафиновых отложений и борьба с ними. М.: Недра, 1970. - 192 с.

47. Н.В. Инюшин, JI.E. Каштанова, А.Б. Лаптев и др. Магнитная обработка промысловых жидкостей Уфа, ГИНТЛ "Реактив", 2000. - 58 е.: табл.,ил.

48. Хуршудов А.Г., Залялиев М.А., Плечев А.В., Никифоров С.Ю. Предотвращение отложений сульфата бария путем магнитной обработки жидкости //Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений. 1995. - N 5. - С. 56-58.

49. Позднышев Г.Н. Стабилизация и разрушение эмульсий, v М.: Недра, 1982. v 222 с.

50. Смирнов Ю.С., Мелошенко Н.Т. Химическое деэмульгирование нефти как основа ее промысловой подготовки //Нефтяное хозяйство, v 1989. | 8. v С. 46-50.

51. Персиянцев М.Н., Гришагин А.В., Андреев В.В., Рябин А.Н. Овлиянии свойств нефтей на качество сбрасываемой воды при предварительномобезвоживании продукции скважин // Нефтяное хозяйство, v 1999. j 3. v С. 47-49.

52. В.В. Шайдаков, А.Б. Лаптев, Н.В. Инюшин, Д.М. Халитов, Л.Е. Каштанова // Влияние магнитной обработки на водонефтяные эмульсии ТПП "Когалымнефтегаз", УГНТУ Уфа, 2001. - 10 с. - Рус. - Деп. в ВИНИТИ. - N 1173-В 2001.-07.05.2001.

53. Хайдаров Ф.Р. Повышение долговечности промысловых трубопроводных систем путем регулирования свойств перекачиваемых жидкостей методами магнитной обработки. Канд. дисс. Уфимский государственный нефтяной технический университет, 2002 г.

54. Антипин Ю.В., Валеев М.Д., Сыртланов А.Ш. Предотвращение осложнений при добыче обводненной нефти. Уфа: Башк. кн. изд-во, 1987. v 168 с. •

55. Гловацкий Е.А. Влияние промежуточного слоя на эффективность обезвоживания нефти в резервуарах //Тр. СибНИИНП, 1980. v Тюмень. -Вып. 17. v С. 104-107.

56. Гловацкий Е.А., Черепние В.В. Экспериментальное исследование процесса разделения водонефтяных эмульсий в аппаратах отстойниках //Тр. СибНИИНП, 1981. v Тюмень. -Вып. 22. v С. 70-76.

57. Звегинцев И.Ф., Бывальцев В.П. Применение способа холодной де-эмульсации при предварительном сбросе пластовой воды // Сб.: Совершенствование методов подготовки нефти на промыслах Татарии. -Бугульма, 1980. v С. 62-64.

58. Лапига Е.Я., Логинов В.И. Учет процесса коалесценции капель при определении передаточных функций отстойных аппаратов //Нефть и газ. v 1981.-j 6. v С. 51-55.

59. Маринин Н.С., Гловацкий Е.А., Скипин B.C. Подготовка нефти и сточных вод на Самотлорском месторождении //Обзорная инф. ВНИИОЭНГ, сер. Нефтепромысловое дело, v 1981. -Вып. 18. v 39 с.

60. Тронов В.П., Ахмадеев Г.М., Саттаров У.Г. Развитие техники и технологии промысловой подготовки нефти в Татарии // Сб.: Совершенствование методов подготовки нефти на промыслах Татарии. -Бугульма, 1980. v С. 13-34.

61. Шарипов И.М1, Фассахов Р.Х., Лазарев Д.П. Обессоливание и сдача нефти в режиме динамического отстоя // Сб.: Совершенствование методов подготовки нефти на промыслах Татарии. -Бугульма, 1980. v С. 57-61.

62. Еремин И.Н. Исследование и разработка отстойников для подготовки нефти // Тр. ВНИИСПТнефть, Уфа. v 1980. v С. 81-88.

63. Еремин И.Н., Мансуров Р.И., Пелевин Л.А., Алпатов Г.К., Приписное. А.С. Исследование гидродинамических характеристик базовых отстойников с применением радиоактивного изотопа //Нефтепромысловое дело, v 1980. j 4. v С. 35-37.

64. А. с. ! 889093 СССР. Отстойник для разрушения эмульсий /Р:И. Мансуров, И.Н. Еремин, Т.Г. Скрябина, Н.С. Маринин, Ю.Д. Малясов, Н.М. Бай-ков //Б.И v 1981. -1 46.

65. А. с. ! 1143764 СССР. Устройство для регулирования процесса обезвоживания нефти /Р.И. Мансурову Ю:М. Абызгильдин, И.Н. Еремин; Н.А. Яковлева, В:Л. Беляков //Б.И. v 1985: J 9.

66. Еремин* И;Н. Интенсификация-, обезвоживания нефтяных эмульсий. Автореф. дисс. канд. техн. наук, v Уфа, РотапринтВНИИСПТнефти.- 1985.69.'Жук. HJL Курс теории коррозии-и защиты металлов. Учебное пособие. М.: "Металлургия", 1976 - 472 с.

67. Абдуллин И.Г., АганчевВ.И., Давыдов С.Н. Техника эксперимента в химическом сопротивлении металлов. Учебное пособие. Уфа: Изд-во УНИ, 1985. - 100 с.

68. Кузьмин В.М. Электронагревательные устройства трансформаторного типа. Владивосток: Дальнаука, 2001. - 143 с.

69. Белавин Ю.А. и др. Трубчатые электрические нагреватели и установки.с их применением.-М.: Энергоатомиздат, 1989:

70. Яровиков И.П., Олешко И.Д., Чабаненко П.С. Индукционные водонагреватели // Техника в сельском хозяйстве. 1987. — № 1.

71. Винокуров М.Х. и др. Электрические паровые и водогрейные котлы: Обзор. М.: ЦНИИТЭИтяжмаш. 1991.- 56 с. - (Энергетическое машиностроение. Сер. 3, вып. 3.).

72. Нейман Л.Р., Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники: Том 2. JL: Энергоиздат, 1981. - 416 с.

73. Электротехнологические промышленные установки /И.П.Евтюкова, Л.С.Кацевич, Н.М.Некрасова, А.Д.Свенчанский. М.: Энергоатомиздат, 1982. - 400 с.

74. Постников В.И., Остапчук Л.Б., Химюк И.В. Многослойные электромагнитные модели электрических машин. Киев: Наук, думка, 1988.-160 с.

75. Химюк И.В. Расчет электромагнитного поля в многослойных цилиндрических проводящих средах // Пробл. техн. электродинамики. -1974. Вып. 46.-С. 83-85.

76. Предоляк Н.А., Химюк И.В. Расчет квазистационарных и статических и магнитных полей в многослойных цилиндрических средах // Техническая электродинамика. — 1980. № 2. - С. 15-21.

77. Предоляк Н.А., Химюк И.В. Расчет квазистационарных и статических и магнитных полей в многослойных цилиндрических средах // Техническая электродинамика. 1980. - № 4. - С. 19-24.

78. Предоляк Н.А., Химюк И.В. Расчет трех- и двумерных квазистационарных статических электромагнитных полей в анизотропных многослойных цилиндрических средах // Техническая электродинамика. 1981. - № 4. - С. 13-17.

79. Предоляк Н.А., Химюк И.В. Расчет трех- и двумерных квазистационарных и статических электромагнитных полей в анизотропных плоскослоистых средах // Техническая электродинамика. -1981. № 6. - С. 12-15.

80. Предоляк Н.А., Химюк И.В. К расчету магнитного поля и вихревых токов плоскослоистых средах // Техническая электродинамика-1982.-№ 1.-С. 20-22.

81. Бреховских M.JI. Волны в слоистых средах. М.: Наука, 1973.-343с.

82. Острейко В.Н. Расчет электромагнитных полей в многослойных средах. Л. : Изд-во ЛГУ, 1981. - 151 с.

83. Постников В.И. Волновые параметры массивно-роторных электрических машин. Киев : Наук, думка, 1986. - 181 с.

84. Кравченко А.Н. Краевые характеристики в задачах электродинамики. — Киев: Наук, думка, 1989. 224 с.

85. Постников В.И., Остапчук Л.Б. Волновой метод расчета машин переменного тока // Техн. электродинамика. 1987. - № 1. - С. 61-67.

86. Самарский А.А. Теория разностных схем. М.: Наука, 1977.90., Крылов В.И. и др. Вычислительные методы высшей математики. Т.2. Минск: «Вышэйш. школа», 1975. - 672 с.

87. Инкин А.И., Чередниченко B.C., Ивликов С.Ю. и др. Расчет индуктивно-кондуктивных систем нагрева трансформаторного типа // Электротехника, 2000. № 11. С. 34-37.

88. Елшин А.И., Ивликов С.Ю., Электромагнитные характеристики устройства для нагрева и омагничивания жидкости //Научн. пробл. транс. Сибири и Дальнего Востока. -2009. -№1.-С. 343-346.

89. Елшин А.И., Ивликов С.Ю. Электротепловая модель омагничива-теля жидкости на переменном токе// Научн. пробл. транс. Сибири и Дальнего Востока. -2009. -№1.-С.347-349.

90. Кислов А.П., Хацевский К.В., Ивликов С.Ю. и др. Метод расчета индуктивно-кондуктивных систем нагрева с коаксиальными цилиндрами // Ученые записки ПГУ. Павлодар: Изд-во ПГУ, 2000. - № 8. - С. 96-105.

91. Ивликов, С.Ю. Применение каскадных схем замещения для расчёта индуктивно-кондуктивных систем нагрева проточной воды // МНСК 2000: Доклады и тезисы докладов. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2001. - С. 74-77.

92. Ивликов, С.Ю. Расчет индуктивно-кондуктивных систем нагрева трансформаторного типа // МНСК 2000: Доклады и тезисы докладов. — Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2001. С. 51-55.

93. Ивликов, С.Ю. Исследование электромагнитных полей в индуктивно-кондуктивных установках для нагрева и технологической обработки воды // МНСК 2001: Доклады и тезисы докладов. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2001. -С. 65.

94. V.S. Cherednichenko, S.U. Ivlikov, A.I. Inkin. Calculation of induction heating systems with coaxial cylinders design // Intern. Seminar on Heating by Internal Sourse. Padua, Italy, Sept. 12-14, 2001.- Padua: University of Padua, 2001.-C.481-485.

95. Г. В. Снегирева, К. В. Хацевский, С. Ю. Ивликов. Исследование накипеобразования при электронагреве воды // Сб. научн. тр. НГТУ.- Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003.- №2(32).-С.103-108.

96. Марчук Г.И. Методы вычислительной математики. М.: Наука, 1977.-456 с.

97. Шимони К. Теоретическая электротехника. М.: Изд-во «Мир», 1964.-774 с.

98. Янке Э., Эмде Ф., Лёш Ф. Специальные функции. М.: Наука, 1968.-344 с.

99. Бейтмен Г., Эрдейи А. Высшие трансцендентные функции. Т.2. -М.: Наука, 1974. 295 с.

100. Демирчян К.С. Моделирование магнитных полей. Л.: Энергия, 1974.-288с.

101. Демирчян К.С., Чечурин В.Л. Машинные расчеты электромагнитных полей. М.: Высш. шк., 1986. - 240с.

102. Классен В.И. Вода и магнит. М.: Наука, 1973. - 111 с.

103. Шак А. Промышленная теплопередача. М.: Металлургиздат, 1961.-524 с.

104. Беляев Н.М., Рядно А.А. Методы теории теплопроводности. 4.1. -М.: Высш. школа, 1982. 327 с.

105. Коздоба Л.А. Методы решения нелинейных задач теплопроводности. М.: Наука, 1975.

106. Киссин М.И. Отопление и вентиляция. 4.1. М.: Стройиздат, 1955. - 392 с.

107. Богословский В.Н., Сканави А.Н. Отопление. М.: Стройиздат, 1991.- 735 с.

108. Ливчак И.Ф. Квартирное отопление. М.: Стройиздат, 1977. -119с.

109. Соснин Ю.П., Бухаркин Е.Н. Отопление и горячее водоснабжение индивидуального дома. М.: Стройиздат, 1991.-184 с.

110. Трансформаторы силовые общего назначения до 35 кВ включительно. Технический справочник. -М.: "Стандартэлектро", 1993.

111. Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов. М.: "Энергия", 1968. -456с.

112. Туровский Я. Электромагнитные расчеты элементов электрических машин. М.: Энергоатомиздат, 1986. — 200 с.

113. Кудрявый В., Малафеев В. Проблемы централизованного тепло-снабжания в России // Мировая электроэнергетика, 1995. —№ 3. — С. 19-23.

114. Хрилев Л.С., Воробьев М.С., Кутовой Г.П., Рафиков Л.П. Развитие теплофикации в рыночных условиях с учетом формирования электрического и топливно-энергетического балансов страны // Теплоэнергетика, 1994. -№ 12.-С. 2-10.

115. Вихрев В.Ф., Шкроб М.С. Водоподготовка. М.: Энергия, 1973. -416 с.

116. Сандуляк А.В. Магнитно-фильтрационная очистка жидкостей и газов. М.: Химия; 1988. - 136 е.

117. Коняев АЛО., Назаров С.Л. Магнитные и электрические методы обогащения сырья и переработки отходов. Екатеринбург: Изд-во УГ-ТУ-УПИ, 1995.-88 с.

118. Маматов И.М. Тепловая обработка и сушка пищевых продуктов в электромагнитном поле. Душанбе: Дониш, 1991. — 140 с.

119. Патент RU 2062626. Устройство термомагнитного воздействия / Елшин А.И., Казанский В.М. Опубл. в БИ, 1996, № 18.

120. Симонов А.А. Бытовое электроотопление с аккумулированием тепла важнейший фактор эффективного использования электроэнергии // Энергетика и электрофикация. - 1992. - № 1. - С.26-30.

121. Холодов Ю.А. Магнетизм в биологии. М.: Наука, 1970. - 120 с.

122. Справочник по MATHCAD PLUS 6.0 PRO. Универсальная система математических расчетов. М.: Изд-во «СК Пресс», 1997. - 336 с.

123. Кухлинг X. Справочник по физике. М.: Мир, 1983. - 520 с.

124. Левшина Е.С., Новицкий П.В. Электрические измерения физических величин: (Измерительные преобразователи). Л.: Энергоатомиздат, 1983. - 320 с.

125. Машиностроительные материалы / В.М. Раскатов и др. М.: Машиностроение, 1980. - 511с.

126. ГОСТ 12.1.019 — 79. Электробезопасность. Общие правила и номенклатура видов защиты.

127. ГОСТ 12.1.038 — 82. Электробезопасность. Предельно допустимые значения напряжений и токов.

128. ГОСТ 12.1.002 — 84. Электрические поля промышленной частоты. Допустимые уровни напряженности и требования к проведению контроля на рабочих местах.

129. СанПиН 2.2.4.723—98. Переменные магнитные поля промышленной частоты (50 Гц) в производственных условиях.

130. ГОСТ 12.1.004—91. Пожарная безопасность. Общие требования.