Možnosti využití indukčního ohřevu pro žíhání rotačně symetrických těles

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá žíháním rotorů spalovacích turbín využívaných v oblasti těžby ropy, zemního plynu či výroby elektrické energie. K realizaci zmíněného procesu zvyšující mechanickou pevnost jednotlivých součástí je zvolen v současné době v průmyslu velmi populární způsob, kterým je indukční ohřev. Náplní práce bude po teoretické stránce popsat a uvést základy sdílení tepla, krátce přiblížit jednotlivé druhy elektrotepelných zařízení a z nich se podrobně věnovat indukčnímu ohřevu. Jelikož hlavním smyslem práce je vytvoření modelu v programu Agros2D, je nutné popsat základní matematicko-fyzikální skutečnosti, které se týkají problematiky indukce. Práce se tedy bude dále v teoretické rovině zabývat základními poznatky o tepelném poli, elektromagnetickém poli a metodě konečných prvků (FEM). Stěžejní částí této práce je praktická část, ve které bude rozebrán vytvořený model v již výše zmíněném modelačním programu a porovnán se skutečnými měřeními. Cílem snažení bude zajistit nejmenší možné odchylky mezi realitou a výpočty. Hlavním důvodem vzniku této práce je zjištění projevu ohřevu na žíhané součásti různých rotačně symetrických provedení. Z toho titulu základní model dostane určitou nadstavbu v podobě optimalizace pozice a druhu použitého induktoru v závislosti na žíhaném strojním dílu.

This thesis deals with ignition of combustion turbine for extraction oil, natural gas or electricity production. In order to achieve that process, the use of induction heat is very popular in industry nowadays: that action increases the mechanical strength of each components. The first part of the thesis describes the theory of heat transfer and types of heating devices. Induction heat as one of heating devices is analysed in detail. For the essential scope of the thesis is to create a virtual model in software application Agros2D, it is necessary to depict mathematics and physics laws of induction heat. Furthermore, this part of the thesis deals with the basic interpretation of finite element methods (FEM), thermal field and electromagnetic field. The second (practical) part of the thesis is development of the virtual model itself, which is described in every step. The main aim of that development is as small divergence between the calculation and real measured numbers as possible. This thesis is written to determine the impact of heating on some rotationally symmetric parts. Finally, the model will be optimized in location and type of inductor depending on the type of turbine.