Nagrzewanie indukcyjne jest ciągle rozwijaną i przyszłościową metodą elektrotermiczną. Fakt ten wynika z możliwości kształtowania złożonych pól temperatury określonych wymogimi technicznymi, a także możliwością prowadzenia procesów grzejnych znamionujących się małą energochłonnością.
Wymienione potencjalne zalety nagrzewania indukcyjnego wymagają jednak poszukiwania nowych rozwiązań, jednocześnie w obszarze konstrukcji sprzętów grzejnych, jak i sterowania ich pracą. Niniejsza praca stanowi opis autorskich rozwiązań w zakresie projektowania wyspecjalizowanych sprzętów grzejnych, a także układów sterowania (zwanych dalej układami cieplnymi) nagrzewania indukcyjnego, zwłaszcza przy wykorzystaniu metod symulacji numerycznych.
Z uwagi na obszerny zakres zastosowań tego rodzaju grzejnictwa, skupiono się na dwóch podstawowych kategoriach układów grzejnych: – układy asygnowane do dokładnego kształtowania pól temperatury, jednocześnie na powierzchni, jak i w całej pojemności nagrzewanych wsadów; – układy dedykowane do degradacji materiałów sztucznych, znamionujące się nietypowymi rozwiązaniami w zakresie konstrukcji.
Układy cieplne należące do pierwszej z wymienionych kategorii używane są w przemyśle półprzewodnikowym oraz mają dużo innych zastosowań, w których podstawowym kryterium jest możliwość wytworzenia pól temperatury o obfitej złożoności.
Ich sprawne zastosowanie ciągle napotyka na przeszkody wynikające typowo z trudności w adaptacji do nowych wymagań w zakresie kształtowania pól temperaturowych. Przezwyciężenie tych problemów powinna ułatwić proponowana poprzez autora koncepcja wielowzbudnikowych członów cieplnych, w których każdy z wzbudników może pracować przy odmiennej częstotliwości określonej warunkami technologicznymi.
Upowszechnienie układów należących do drugiej z wymienionych kategorii wynika z konieczności utylizacji tworzyw obciążających środowisko naturalne. Degradacja materiałów nienaturalnych jest jednak opłacalna jedynie w warunkach niewielkiej energochłonności wykorzystywanych urządzeń grzewczych.
Warunek ten umożliwia stwierdzenie, iż rozwój sprzętów należących do tej kategorii jest określony maksymalizacją wydajności nagrzewnic indukcyjnych, które powinny pod tym względem przewyższać inne metody grzewcze.
Powszechnie używane metody analizy i syntezy indukcyjnych maszyn cieplnych opierają się zwykle na modelowaniu numerycznym sprzężonych pól elektromagnetycznych i cieplnych. Używane rozwiązania charakteryzują się ograniczoną skrupulatnością, zwłaszcza w rozwiązaniach nietypowych, do których należą układy objęte tematyką niniejszej monografii.
W monografii i zaprezentowano więc bardziej użyteczne zasady tworzenia modeli układów nagrzewania indukcyjnego. Gwarantują one ulepszoną skrupulatność obliczeń, umożliwiając skrupulatne projektowanie urządzeń, zwłaszcza należących do wymienionych kategorii.
Prezentowane obliczenia zostały potwierdzone wynikami eksperymentów fizycznych przeprowadzonych w oparciu o wykonane przez autora urządzenia. Zaprezentowano i omówiono konstrukcje wybranych autorskich maszyn grzewczych umożliwiających realizację technologii zaawansowanych, wymagających utrzymywania zadanych rozkładów temperatury i procesów degradacji materiałów nienaturalnych.
