Есть такая задача: Нагреть столб воды около 150 мл от 10 до 90 градусов Цельсия
в трубке внутренним диаметром 30 мм длиной 25 см в которую погружена
железная трубка длинной 25 см диаметром 20 мм с толщиной стенки 2 мм.
Нагревать трубку переменным магнитным полем частотой 50 000 гц
намотанным 100 витками поверх индуктором из медной проволоки
площадью сечения 3 мм2 диаметром намотки 40мм ... Как считаете можно с ней справится и как?

Площадь круга это pi*R^2. сталобыть объем трубки это pi*r^2*l
1.5*pi*25
ans = 117.81 мл Так что уже не влазит. Учитывая что вода сжимается крайне мало, главную проблему будет представлять масса трубки "диаметром 30 и длинной 25". Мне лично даже представить сложно из чего такую трубку можно изготовить.

Материал внешней трубки какой?
проблем с нагревом практически нет, есть проблемы с емкостью для воды
Ps. требуемое время нагрева?

Извини - обьем неправильно посчитал совсем - ты использовал один радиус а там три - внешний воды - внешний трубки и внутренний трубки.... внешняя трубка в которой вода - пластмасса а внутренняя железо!


да внешняя трубка любоая пластмасса выдерживающая 150 градусов по цельсию. А какие проблеммы собственно с емкостью для воды? время нагрева - ну минута лучше секунда... ребята я там картинку привел для наглядности но там толщина стенки 5 мм а надо 2 мм...

При правильных вычислениях при диаметре 3 см водного столба и внеш диаметре желез трубки 2 см и толщине ее стенок 2 мм и при длине столба 25 см обьем воды составит 148,435875 см3 что почти 150 мл.... -=Rr=-

Вот на пластмассовую трубку, внутренним диаметром 3 см(внешний диаметр водяного столба), и, внешним диаметром 4 см, наматывается медной проволокой, площадью сечения 3мм2, индуктор вот на него то и подается переменный ток с частотой в пределах 25 -50 кгЦ. Внутри почти 150 мл воды при 10 град Цельсия и нужно за секунду нагреть ее до 90 градусов. вот так наверное точнее будет....

Внутренняя трубка всегда одна и та же?
если она всегда однотипная и из одного материала, то АПЧ можно будет убрать и работать на фиксированной частоте, если она разных размеров и материалов то подстройка на резонанс будет необходима всегда

Не извиню.

Приводите расчет.

Трубка всегда одна и та же постоянно...



злой какой - то

Да расчет простой : - нужно посчитать площадь радиуса 15 мм (назовем S3)? Затем посчитать площадь радиусом 10 мм, который охватывает окружность внешняя железной трубки(назовем S2). затем посчитать площадь окружности внутри трубки(назовем S1). Останется из S3 отнять S2 и добавить S1 а потом умножив на длину получим весь объем... Цифры, что тоже приводить? на кртинке же в топике все есть просто меняете толщину железной трубки...

Как это охватывает? Как может трубка диаметром 20мм, охватывать трубку диаметром 30мм?

Легко можно справиться. только нужно четкое ТЗ с четкой геометрией. После этого надо найти человека котрый точно обсчитает индукционную систему, в том числе и КПД. Тогда можно решать и тепловую задачу. как быстро нагреется вода.
Можно считать по слухоцкому. Можно в FEM софтах. А тут народ будет больше флудить.

Да никак ! В трубке диаметром 30 мм находится железная трубка диаметром 20 мм вот и все! Че не понятного?

Нагреть-то можно, но вот будет ли температура одинаковая везде, где Вам хочется, - это вопрос.
А зачем все это? И как быстро?

Ну геометрия и так четкая - в пластмассовой трубке внутренним диаметром 30мм находится железная трубка диаметром 20мм и толщиной стенки 2 мм необходимо за секунду нагреть воду в пластмассовой трубке которая также и внутри железной до - 90 градусов по Цельсию. Нагреваем индукционными токами частотой от 25000 до 50000 гц в катушке намотанной поверх пластмассовой трубки диаметр намотки 40 мм медным проводом сечением 3мм2. Вроде все данные есть. я просто не знаю какую схему проще применить и надежнее чтоб работало 24 часа в суткм и какие полупроводники использовать ээх... есть кто подскажите...

Мощность получается порядка 60 киловатт. Температура не успеет выравняться.
Вас это не смущает?

А как туда столько воды влезло?

Сколько? всего 149 мл..



Смущает - там 49 киловат с копейками.. ну можно нагреть за 10 минут

10 мин и 1 сек, как говорится, две большие разницы.
В итоге диапазон мощностей от 75 Вт до 45 кВт.

Ну так вот потому и советуюсь: если 10 минут то я так понимаю выходит 81,(6)Вт [49000/600сек] Пусть будет 100 вт с запасом на потери...

А за 10 минут можно снаружи через пластиковую трубку нагреть... Чем угодно.

Итак сначала - есть трубка снизу закрытая, диаметром внешним 40 мм, внутренним 30 мм, материал пластмасса, в нее вставлена железная трубка, диаметром 20 мм, толщиной стенки 2 мм, длина трубок железной 25 см, пластмассовой больше но воды в ней тоже 25 см, из чего вычислили что всего 149 с копейками мл воды- Вопрос: можно ли, и как, нагреть за 10 минут находящуюся там воду с 10 по 90 градусов по Цельсию...при помощи индуктивного воздействия токами частотой от 25000 до 50000 Гц в катушке, намотанной поверх пластмассовой трубки, диаметром намотки 40 мм длиной намотки 25см медным проводом сечением 3 мм2. Железная трубка постоянно одна и та же - не меняется... Интересует электронная схема оптимальная для данной задачи.. поддержание 90 градусов в течении 24 часов в сутки.. нагрелся - выключился, остыл на 5 градусов - включился, чтоб электроника не перегревалась, чтоб можно было выставить три уровня нагрева например 50-70-90 градусов параметры полупроводников - может быть я что то не учитываю - Подскажите с какой стороны решит эту задачу...

Критерии оптимальности не озвучены.
А по делу - брать учебник по индукционным печам ( Иванова и др ) и считать.

Какой оптимальности - не понимаю... есть задача нагревать и поддерживать температуру долгое время в заданном диапазоне индуктивным способом вот и все... и мне не нужна печь я ж плавить ничего не собираюсь - стоимость такого оборудования ОГО ГО ГО ... Я так понимаю что я что то наверное очень сложным задался... не реальным что ли... есть спецы - напишите нереально !!!

Не пойму - метал плавить схемы есть, а нагреть просто нет!

Я же сразу сказал, что будет флуд.
Накчинать надо с четкого ТЗ. 1сек или 10 мин большая разница. Потом нужно оценить КПД. Сколько будет теряться в индукторе. Может он расплавиться. Я бы оценил КПД в 70-80%. Потом, что за трубка. Нержавейка?
После четкого ТЗ оптимизируется индуктор по R и L. ( т.е. считается R и L индуктора) А дальше уже можно выбирать схему.
Самое интересное, что у нас народ считал проточный (бытовой) нагреватель с индуктором на 50Гц. И не плохой КПД получается, как не странно. Но это был придуман хитрый индуктор. + оптимизация индуктора. Везде нужны специалисты. В том числе и в индукционном нагреве.

Вопрос поддержания температуры (на что нужна очень небольшая средняя мощность), думаю, диктует максимальную мощность устройства - трудно сделать нагреватель с очень большой разницей макс и мин мощностей. Ну, скважность при поддержании может быть порядка 1/10, но меньше тоже трудно.

пусть в течение 10 минут нагревается до 10 минут! Индуктор плавится не должен - не одноразовый же он! трубка не нержавейка - трубка железная(потому как данные на магнитную проницаемость для расчета скин эффекта для нержавейки разброс большой на железной точные цифры)!
а каков должен быть индуктор на 50 Гц и в чем хитризна?

Магнитная проницаемость у немагнитной нержавейки близка 1. Все определяется сопротивлением. У нас такие задачи считаются в ANSYS или Jmag.
А вообще у вас задача достаточно простая. Просто каждый должен заниматься своим делом. Если вы не разбираетесь в индукционном нагреве совсем, то лучше в это дело не лезть.
А стабилизировать температуру лучше не скваженностью, а мощностью.
И еще совет дам.
Если очень хочется поиграться в индукционный нагрев за дешево. Купите китайскую индукционную плитку за 2-3 тыс.руб.
Оставьте электронную часть. Подключите свой индуктор многовитковый. Желательно длину и сечение провода индуктора иметь, как в плитке. И наслаждайтесь кипечением воды.

Книжку в зубы и вперед, а иначе - не озвучена цена проектирования по заданному ТЗ (к тому же и не ТЗ это вовсе).
http://window.edu.ru/window_catalog/files/r41190/tltsu02.pdf

Книжка для студентов и только - особенно поулыбал раздел про лазеры - так ... ознакомилка...


купил Орион20А выдает ошибка Е1 как с ней боротся?

И вы думаете, что тут кто то знает, что такое Орион20А.

Так ведь Ваш уровень в данной тематике вроде понятен ?
Вот и рекомендация соответствующая.

P.S.
А вообще, как говаривал мой учитель Б.Плющ: "Желание странного в частном, скорее всего говорит об ошибке в общем".
Поскольку Ваша задача в общем так и не ясна ( для чего вся эта кутерьма), то..

Я уже советовал построить банальный полумост с последовательным контуром с многовитковым индуктором. В данном случае даже не нужен ФАПЧ, достаточно ручки регулятора частоты в некотором диапазоне на двухтактной микрухе с поцикловым ограничением тока + драйвера транзисторов по выходу. Ну и ещё ручку ограничения тока в поцикловке. ВСЁ! Конструкцию можно собрать на макете и отладить за день, было бы желание. В данном случае думаю всё закончится на уровне разговоров.

Не так все просто, как кажется.
Желание выбрать столь высокую частоту для нагрева воды имеет свои особенности.
Нагрев железной трубки будет происходить в очень небольшой толщине, а поскольку тут не идет речь о закалке или плавке, то эта область не будет автоматом перемещаться внутрь трубки по мере потери ферромагнитных свойств.
Значит будет греться слой меньше десятой миллиметра с уровнем мощности около 100 Вт.
В итоге получаем мало-предсказуемый теплообмен с водой, вплоть до парового слоя.
Теплоотвод в таких условиях меняется довольно сильно, что означает необходимость применения не просто контроля температуры воды, но контроля температуры трубки.
Опять же, ничего не сказано о закрытом или открытом характере этого "бассейна", а значит, остается открытым вопрос испарения. И что у нас с "нутрем" трубки ? Тоже вода ? Воздух ?

В общем, данных задания абсолютно недостаточно, чтобы строить разумные предположения.

P.S.
А все вопросы по электронике только после выяснения сути задачи.

Наоборот! Всё проще, чем кажется. Про частоту.. я помню, что частоту озвучивал в районе 25кГц. Думаю будет вполне. Кухонные плитки тоже в этом диапазоне работают и О ЧУДО они таки работают и там не происходит всего описанного выше. Кастрюли с водой вполне адекватно греют воду без перехода точки Кюри. При какой температуре переход? А при какой температуре кипит вода в обычных условиях при нормальном атмосферном давлении? И не будет греться слой меньше десятой миллиметра, а будет греться вся трубка из-за потерь на гистерезис. Конечно к поверхности будет греться больше, но в данном случае это даже +. Перемещать индуктор не надо, он многовитковый и равномерно распределен по всей длинне трубы. Чтоб получить паровой слой, то туда надо впендюрить десятки, а то и сотни киловат в секунду, чтоб вода мгновенно вскипала как только касалась поверхности. В данном случае нужна много меньшая мощность.

Другой вопрос. Топикстартер собирается делать сам эту грелку или заказывать кому? Если сам, то имеется ли у него опыт в силовой электронике или нет? Если сам будет делать и нет опыта, то задолбает все вокруг теорией и потратит кучу времени.. возможно постройка растянется на неопределенное время. Конечную схему грелки, заточенную именно для него, и с чертежами печатных плат и с описанием сборки и настройки, вряд ли кто будет делать для него за спасибо. Поэтому придется начинать с простых решений, на которые я уже указывал и доводить под свои нужды. В общем надо остановится на чемто определенном и собрать макет, а то теоретизировать можно годами так и не построив ничего.

А по моему во внутреннюю трубку нужно вставить спираль (т.е. превратить её в "ТЕН") получить тепловой кпд 100% и разбиратся с равномерностью температуры, возможной скорости нагрева, теплопередаче от трубы к воде и множество других проблем не обозначенных в исходных требованиях. (вода проточная или нет, куда отводить лишний пар и т.д.)

А можно просто взять электрочайник. Разобрать его и доработать немного. Снять паровыключатель нафиг, а термоэлемент на пластине нагревателя заменить на 90 градусный. Налить воды и включить и будет он включаться и вылючаться сам поддерживая температуру воды. Только воду надо доливать не забывать.

Ааааа ну вы жжете! Смысл именно в индукционном нагреве и поддержании заранее заданной температуры скажем 50 град или 70 град или 90 град внутри железной трубки тоже есть вода она сообщается с той которая омывает железную трубку снаружи... просто хотелось подсчитать предельные параметры токов и других величин под данную задачу чтоб подобрать полупроводники дабы не ставить транзюки которые медь плавят на столь маломощный процесс... воть... а для этого считать нужно... А ОРИОН 20 А это индукционная печь - пол инета облазил схемы нет только эленберг... и эта Орион дает ошибка Е! не хотит работать без кастрюли. может кто знает на какую ногу че подать чтоб она работала вне зависимости наличия металла на поверхности.. извините за слабое знание всех процессов индукционных и электронных - я только в начале пути... собрать бы хотелось из меньшего кол-ва деталей и не черезчур с высоким запасом по току...помогают жаб и ксв за что спасибо немерянное...

Там защита стоит по току или напряжению. Без кастрюли сопротивление индуктора очень маленькое. Ток большой, а следом и напряжение на конденсаторе раскачается. И рванет.
Чтобы согласовать плитку, нужно рассчитать сопротивление индуктора активное и индуктивное именно с кастрюлей. Или померить, если у вас есть хороший RLC c изменяемым частотным диапазоном. Мерить надо хотя бы на 10кГц. И постараться спроектировать индукционную систему вашу с максимально близкими параметрами. Вы это вряд ли осилите.

Довожу до Вашего сведения, что при мощности 100 Вт выделяемой в объеме железной трубки около 100 мм3 и при теплоотдаче стенка-вода в диапазоне 400..900 Вт/м2*К температура трубки поднимется от 0 до 100 град примерно за полсекунды.

Вот и думайте, что будет с водой около стенки.

А установившаяся температура трубки свыше 900 град.

Где то наврал. Лень пересчитывать по теплоемкости воды.
Но простая логика подсказывает.
Тут у нас 0.1 л воды.
В чайнике 2л и мощность 2кВт. т.е. 100Вт на 100мл.
Закипает за 5 мин.
И тут будет также.

Точно наврал
Длина-то в сантиметрах.

Redray, ну епт. Сколько надо повторять? Разбери нафих свой ореон. Отключи индуктор от платы. Оставь индуктор с магнитопроводом, а сверху поставь сковородку, а дальше возьми и померяй индуктивность получившуюся на этой катушке. Потом возьми свою трубу с водой и намотай на ней провода до тех пор пока не получишь такуюже индуктивность, что намерял в первом случае со сковородкой. После этого трубу с катушкой подключи место индуктора в орионе и включи. Только воду не забуть налить в трубу.

Желательно еще и активное сопротивление иметь близкое.

Чтобы заставить работать индукционную электроплитку нужна низкодобротная нагрузка.
Имел опыт насилия над подобным девайсом. Ставили вместо штатного индуктора согласующий транс и небольшой индуктор во вторичке. При переходе точки кюри плита уходила в защиту.
Вообщето однотактная топология сильно ограничивает возможность использования, типа как на велосипеде одной ногой педали крутить.

А транс с зазором небось.
Там ведь подмагничивание хорошее есть.

Конечно, для опыта брался феррит N87 с гораздо большим чем необходимо сечением и зазором на глазок.

Jab не поверишь так делал.. вычислил правда без индуктивометра - методом "кастрюли"... Масса металла в кастрюле была найдена и подбиралась трубка такой же массой - хим. состав приблизительно одинаков - Ферум более 90 процентов - этого достаточно для приближения... Трубка вставлена .. вода нагревается со скоростью один градус минута причем все хозяйство вот уж второй сезон подключено к батарее и насосу!!! Так что нынче менее чем за час у меня цельная батарея отопления нагревается с 25 градусов до 90 по Цельсию... Второй год не использую газ для отопления - отрезал нафиг!!! Транзюк использую g4ph40ud стоит на радиаторе для процов от компа... Так что теперь все довожу до ума - так как практика показала что идея работает!!! Терь хочется сделать все красиво..! Потому как 1800ватт маловато для всего дома - хватает только на половину - зато правда весит всего полтора кило и кушается от сети - есть мысль увеличить мощность до 3 - 4 кватт для запаса и использовать по определенной схеме карту мощностей над коей и работаю нынче... Плюс для отопления дома оказалось что мощность отопителя конечно важна , но не менее важна и система удержания нагретого воздуха... Вот тут и встал вопрос об утеплении дома..! Благо я занимаюсь Эковатой и Юнизолом!!!! Для того чтоб маломощные электроотопители служили зимой нужно еще и стены и потолок и крышу и пол и окна утеплить!!-короче качественно и всесторонне подойти к делу... А так эксперимент удался - регулярно изматывалось устройство на разных режимах - макс мощность 2киловатта - -Есть необходимость изменить конструкцию корпуса и системы подачи теплоносителя.. - так что пока ... Ну и элетронику новую применить - программаторы атмельки и все такое... Хоцется красиво- Чем мы хужее отцов наших - не всё ж на бусурманов заглядать то в ..., то в ....

Вот только никогда не поверю что стоимость электроэнергии потребной для отопления дома меньше стоимости потребного газа. За исключением случая работы мимо счетчика.

+1. Более того, мне очень слабо верится во всё то, что так эмоционально сообщил нам автор. Подозреваю троллинг.