基于磁-热耦合有限元法的挤出机电磁感应加热温度场模拟研究.pdf

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1、塑料工业第42卷第l2期·40·CHINAPLASTICSINDUSTRY2014年12月基于磁一热耦合有限元法的挤出机电磁感应加热温度场模拟研究王超‘，柴雄(1．中南民族大学计算机科学学院，湖北武汉430074；2武汉同创塑料机械有限公司，湖北武汉430113)摘要：通过AnsoflMaxwell和AnsysMechanical软件对挤出机电磁感应加热的三维有限元模型进行磁一热耦合仿真研究，计算了挤出机机简与螺杆在电磁感应加热条件下的电流密度分布以及涡流和涡流损耗；并将涡流损耗结果导人AnsysM

2、echanical热分析模型中，计算得到机筒与螺杆三维模型在电磁感应加热条件下的稳态温度场分布。通过模拟及节电效果估算表明：电磁感应加热方式是一种节能高效的挤出机加热方式。关键词：电磁感应加热；挤出机；磁一热耦合；涡流损耗；稳态温度场；节能DOI：10．3969／j．issn．1005—5770．2014．12．011中图分类号：TP391．7文献标识码：A文章编号：1005—5770(2014)12—0040—05StudyonTemperatureFieldSimulationofExtrude

3、rinElectromagneticInductionHeatingBasedonMagneticThermalCouplingFiniteElementMethodWANGChao，CHAIXiong(1．CollegeofComputerScience，South—centralUniversityforNationalities，Wuhan430074，China；2．WuhanTongehuangPlasticsMachineryCo．Ltd．Wuhan430113，China)Abstra

4、ct：Studyonmagneticthermalcouplingsimulationforthree‘dimensionalfiniteelementmodelofextruderinmagneticinductionheatingbyAnsoflMaxwellandAnsysMechanicalsoftware，thecurrentdensitydistribution，theeddycurrentandeddycurrentlossofextruderbarrelandscrewmachine

5、intheelectromagneticinductionheatingconditionswerecalculated；andimportedtheeddycurrentlossresultsintoAnsysMechanicalthermalanalysismodel，itcalculatedthesteady—statetemperaturefielddistributionforthethree。dimensionalmodelofbarelandscrewinelectromagnetic

6、inductionheatingconditions．Throughsimulationandenergy‘savingeffectestimates，itshowedthatelectromagneticinductionheatingwasakindofenergy-savingandhigheficiencyextruderheatingmethod．Keywords：ElectromagneticInductionHeating；Extruder；MagneticThermalCouplin

7、g；EddyCurrentLoss；Steady。stateTemperatureField；EnergySaving塑料挤出成型本身是一个非常复杂的物理过程，部分散失到空气中，造成电能的损失浪费。南于热量其中挤出机中的高分子材料在一定外力作用下，在不大量散失，周围环境温度升高，尤其是夏季对生产环同温度范围内出现玻璃态、高弹态、黏流态三种物理境影响很大，现场工作温度都超过了45℃，有些企状态，配合研究螺杆结构、塑料性能、加工条件之间业不得不采用空调降低温度，这又造成能源的二次浪的关系，可进行合理工艺

8、控制。而挤出成型温度是促费。由于采用电阻丝发热，其加热温度高达300左使成型物料塑化和塑料熔体流动的必要条件。对物料右，电阻丝容易因高温老化而烧断，常用电热圈使用的塑化及制品的质量和产量有着十分重要的影响。目寿命约在半年左右，因此，维修的工作量相对前塑料加工企业多采用电热圈对机筒进行加热，电热较大¨J。圈由电阻丝绕制，圈的内外双面发热，其内面(紧电磁感应加热是利用电磁感应原理在导体内产生贴料筒部分)的热传导到料筒上，而外面的热量大涡流发热来达到加热工件的电加热方法。感