收藏本站
《哈尔滨工业大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

旋转式机电热换能器及其对水媒质磁化作用的研究

陈磊  
【摘要】:旋转式机电热换能器,是一种新型电磁加热装置。它将机、电、热系统和以水为媒质的热交换系统有机地组合在一起,利用磁滞、涡流和二次感应电流综合加热。其与电动机、风机、水轮机等动力机械装置配套使用,能实现电能、风能、水能等多种清洁能源的综合利用。除输出热能外,换能器中的旋转电磁场还会对水媒质产生磁化作用,将其软化,达到除垢和抑垢的效果。对换能器热功率和换热的计算方法和变化规律、旋转电磁效应对水媒质的磁化作用机理等进行研究,将深入揭示其工作机理,形成工程计算方法,为换能器的广泛应用奠定基础。本文从传统电机损耗与温升反问题角度出发,对旋转式机电热换能器进行了理论分析和实验研究,主要研究内容如下: 首先,建立换能器的三维电磁场方程组,结合物理意义给出其边界条件,运用分离变量法得到方程的解析解。在方程解析解的基础上,推导出换能器端部系数的计算式,在此基础上改进了基于二维有限元法的热功率算法。优化了热功率的实验方法,以一台样机为例验证改进后热功率算法的准确性。这些研究将为换能器热功率的深入研究提供基础。 其次,推导热功率与极对数、气隙长度、铁心长度、定子内径等结构参数的解析表达式,并分析这些结构参数对热功率的影响。提出定子热功率透入深度的概念,给出其具体计算公式,分析透入深度随转速的变化规律,并归纳出其在换能器热功率设计中的作用。而后利用改进的热功率算法和透入深度的概念,分析不同转速时,闭口槽、开口槽、半开口槽和铜套四种不同定子结构的换能器热功率密度的变化规律。计算不同定子结构时,热功率在定子侧和转子侧的分布情况。实际研制了两台不同定子结构的样机,对其热功率进行测试,并与原有样机进行比较,验证理论分析的正确性。 再次,建立换能器二维换热模型,提出热功率-换热耦合算法,利用此算法分析换热过程。提出功率调整率的指标来评价换能器的换热性能,并分析了实际热功率和水流温升特性。针对原有换热结构的弊端,提出一种新的换热结构,实际分析了气隙长度、铁心长度、透入深度、转子侧热功率等因素对功率调整率的影响。研制了换热测试平台,进行了相关换热测试。理论分析和实验结果证明该换热结构与原有结构相比,换热性能大为提高。 实验研究结果表明,换能器内部的旋转电磁场使水媒质的物理化学特性发生变化。为揭示其变化规律和机理,本文进行了相关理论和实验研究。用分子动力模拟的方法计算了磁场作用下水分子间氢键的变化情况。而后设计磁场发生装置,分别用恒定磁场和交变磁场处理不同浓度的NaCl溶液,测试其电导率的变化规律,并结合实验结果探讨磁场对电解质溶液电导率作用的机理。用一定浓度的CaCl_2和Na_2CO_3溶液反应生成晶体,并用恒定磁场和交变磁场分别处理其中一种溶液,利用X射线衍射光谱和扫描电镜分析磁场作用前后CaCO_3晶体的变化,并结合实验结果探讨了磁场对CaCO_3晶体的影响机理。 本文提出了换能器热功率和换热的计算方法,分析了其热功率和换热的变化规律,优化了原有的设计,研究了旋转电磁效应对水媒质的作用。为旋转式机电热换能器的深入研究和广泛应用提供了理论和实验基础。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TM915

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 谢文蕙,黄玉惠;磁场处理水溶液过程中的化学反应(一)[J];北京大学学报(自然科学版);1987年06期
2 樊康旗,贾建援;经典分子动力学模拟的主要技术[J];微纳电子技术;2005年03期
3 那景丽,储召华,郝桂霞;OH~-型碱度对磁化水抑垢率的影响[J];哈尔滨师范大学自然科学学报;1999年01期
4 储召华,刘有昌;Ca~(2+)、Mg~(2+)总浓度对磁化水抑垢效果的影响[J];哈尔滨师范大学自然科学学报;1998年03期
5 刘有昌,孙晓君;磁化水抑垢机理的研究[J];哈尔滨工业大学学报;2000年01期
6 黄自力,胡岳华;“磁种-高梯度磁分离”污水除磷技术的研究[J];环境污染治理技术与设备;2003年05期
7 孙水裕,张俊浩,刘炳基,罗少凡;磁种凝聚-磁分离技术处理含Ni~(2+)电镀废水的研究[J];环境工程;2002年04期
8 林艺辉,方健,李杰;磁场对碳酸钙析晶过程影响的定量研究[J];工业水处理;2002年06期
9 蒋裕平;磁化水除尘的研究[J];科学技术与工程;2004年06期
10 柴诚敬,贾绍义,李宗堂,陈卫东;磁化技术在化工分离领域中的应用[J];化学工业与工程;1999年04期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 殷开梁;分子动力学模拟的若干基础应用和理论[D];浙江大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王志强,曹明礼,龚安华,苏青青;相变储热材料的种类、应用及展望[J];安徽化工;2005年02期
2 张莉,褚道葆;酸度对偏钛酸水热法合成纳米TiO_2的影响[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2002年01期
3 张琳丽,郭常新,陈建刚,胡俊涛;水浴法制备形貌可控的一维ZnO纳米和微米棒[J];半导体学报;2005年11期
4 刘慧娟,张奕黄;磁悬浮列车中直线发电机电枢绕组电阻和电感的计算[J];北方交通大学学报;2003年04期
5 侯晓光,周月明;电控永磁吊起重多层钢板的磁路计算[J];宝钢技术;2005年01期
6 陈华雄;陈树森;金韶华;李丽洁;史彦山;向玉联;;六硝基六氮杂异伍兹烷转晶中的分子动力学模拟[J];火炸药学报;2007年05期
7 李德胜,张宇峰,李浩群;微机械电磁继电器的研究[J];北京工业大学学报;2004年02期
8 李世刚,刘辉,陈标华;超素数法长周期伪随机数发生器的应用算法[J];北京化工大学学报(自然科学版);2003年06期
9 张丽;助熔剂法合成尖晶石的宝石学特征研究[J];宝石和宝石学杂志;2004年02期
10 张娟;薛秦芳;;云南哀牢山红宝石晶体及其表面微形貌研究[J];宝石和宝石学杂志;2006年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 安红娜;杨祖念;肖定全;余萍;刘志强;黄昕;;电化学法制备钼酸盐和钨酸盐薄膜的生长特性研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(10)[C];2007年
2 刘艳芝;莫尊理;陈红;孙亚玲;;N、N-二羟乙基-3-胺基-2-甲基丙酸甲酯单体的合成及结构的分子模拟[A];甘肃省化学会第二十四届年会论文集[C];2005年
3 佘文芳;霍耀东;张青梅;;模块化成组高频电磁场防垢除垢技术应用研究[A];2003年11省区市机械工程学会学术会议论文集[C];2003年
4 安江波;陈勇;;低速直线同步电机的附加磁势问题分析[A];2006年全国直线电机学术年会论文集[C];2006年
5 曲雪云;洪峰;那学智;;某型气动舵机力矩马达静特性研究[A];中国航空学会控制与应用第十二届学术年会论文集[C];2006年
6 王卫东;;电导法测定LiCl在水溶剂中的活度系数[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(上集)[C];2005年
7 王卫东;;稀土盐Er(NO_3)_3在混合溶剂(DMF-H_2O)中电导的研究[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(上集)[C];2005年
8 王建立;王庆伟;王锦;陈启元;;铝酸钠溶液晶种分解制备超细氢氧化铝结晶机理研究[A];2006年全国冶金物理化学学术会议论文集[C];2006年
9 王珍峰;方正;;热电化学中熵的另一种计算方法[A];2006年全国冶金物理化学学术会议论文集[C];2006年
10 朱哲渊;王丹;姚建曦;汪浩;;水热条件下钛酸钡粒子的自组装[A];2006年全国冶金物理化学学术会议论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 程相利;火力发电厂亚临界压力锅炉用水除硅研究[D];北京科技大学;2001年
2 谢勤;Zn-Ni、Zn-Ni-P合金电镀工艺及其基础理论研究[D];中南大学;2001年
3 王文举;交流励磁发电机输出电力谐波抑制[D];浙江大学;2001年
4 申少华;廉价矿物原料水热法制备沸石分子筛的形成机理与晶体生长模型研究[D];中南大学;2001年
5 阳卫军;阻燃用氯氧化锑的制备、应用性能及阻燃机理研究[D];中南大学;2001年
6 李洁;过饱和铝酸钠溶液结构及分解机理的研究[D];中南大学;2001年
7 陈书荣;金属电沉积过程枝晶生长的分形研究[D];昆明理工大学;2002年
8 鲁厚芳;杂质对石膏—碳酸铵转化过程的影响[D];四川大学;2002年
9 李红;以钙云母为主相的高强度可切削牙科微晶玻璃的研究[D];四川大学;2002年
10 杨志轶;飞轮电池储能关键技术研究[D];合肥工业大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 徐楠;磁场作用下油田污水管线腐蚀行为的研究[D];西北工业大学;2005年
2 付云朋;硝酸钾结晶动力学的研究[D];河北工业大学;2005年
3 涂宁宇;磁粉对生物法处理重金属废水影响的研究[D];广东工业大学;2004年
4 王伟忠;磁场作用下的苯酚光催化氧化反应研究[D];大连理工大学;2004年
5 周利民;添加剂对硫酸钙结晶过程的影响[D];天津轻工业学院;2000年
6 魏贤华;一种关于水盐体系固液平衡相图预测的新方法[D];成都理工大学;2002年
7 詹国平;纳米氧化锌制备新技术及其机理的研究[D];中南大学;2002年
8 张书芬;微生物生长及生化过程的压电传感技术的研究与应用[D];湖南大学;2002年
9 崔衡;稀土金属卤化物熔盐体系熔体结构的分子动力学模拟计算[D];昆明理工大学;2002年
10 祝志敏;生物陶瓷体内降解过程的计算机仿真模型研究[D];武汉理工大学;2002年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈克巧,徐勇;微波能应用研究现状与发展趋势[J];四川有色金属;1999年01期
2 谢文蕙,孙宗鲁,黄子卿,张季伦,吴阶平;磁化水治疗尿石症原理的研究[J];北京大学学报(自然科学版);1983年04期
3 谢文蕙,黄玉惠;磁场处理水溶液过程中的化学反应(一)[J];北京大学学报(自然科学版);1987年06期
4 杨筠,杨祖荣,史季芬,江生南;磁场对碳酸氢钠结晶动力学的影响[J];北京化工大学学报;1997年02期
5 马达,黄鑫,王清勤,邹瑜,韩波;水蓄热电锅炉作为中小型空调系统热源的应用[J];北京节能;2000年05期
6 池建伟,魏振承,徐志宏,张雁;微波技术在食品加工中的应用与发展[J];保鲜与加工;2003年01期
7 郑学海,李思明;磁絮凝法处理DZA有机废水的研究[J];城市环境与城市生态;1999年05期
8 徐楠;谢发勤;吴向清;;磁场在油田污水管道防腐蚀方面的应用探索[J];材料导报;2005年05期
9 胡晖,高红,贾绍义;磁场对物质理化性质的影响[J];磁性材料及器件;2000年03期
10 边军,刘相华,王国栋;新型红外线加热设备的研制[J];东北大学学报(自然科学版);2004年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 秦业;微型电热锅炉控制系统实验装置研究与开发[D];中南大学;2005年
2 明星;锅炉水垢晶体结构调控及其节能环保性能评价[D];河北工业大学;2007年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 梁荣顺;;快热式电热水器现状和二维迷宫式电热换能器技术性能[J];家电科技;2006年10期
2 程树康;孙宁;;交流调速电机在食品加热器中的应用研究[J];微电机;2008年04期
3 鞠尔男,何卫东,李力行;四环板式针摆行星传动减速器的热功率分析[J];大连铁道学院学报;2005年01期
4 吴巍;关宇;沈海黎;翟琦;钱继波;;MDK-260型电热手术刀的研制[J];电子工程师;2006年12期
5 ;[J];;年期
6 ;[J];;年期
7 ;[J];;年期
8 ;[J];;年期
9 ;[J];;年期
10 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 陈海波;高亮;李向宝;;不同深度的地埋换热孔换热功率分析[A];地热能开发利用与低碳经济研讨会——第十三届中国科协年会第十四分会场论文摘要集[C];2011年
2 陈海波;高亮;李向宝;;不同深度的地埋换热孔换热功率分析[A];地温资源与地源热泵技术应用论文集(第四集)[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 陈磊;旋转式机电热换能器及其对水媒质磁化作用的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 裴宇龙;基于旋转电磁理论的机电热换能器及其相关参数的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 桑月仙;闭式液压系统补油泵研究[D];西南交通大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026