Альтернативные источники энергии

[genao]

магистраль горячей воды - подача. Труба 2 дюйма (50мм)

Труба стальная, греется поверхность участка трубы, далее передача тепла через стенку трубы воде. Насколько нагрели воду можно определить на расстоянии более метра от катушки. Чтобы не разморозить систему потребуется не менее 1кВт подводимой мощности. Причем эту мощность потребуется распределить по длине трубы чтобы поверхность нагрева (поскольку греется сильно тонкий слой металла токами ВЧ) имела температуру не превышающей 40-70 градусов цельсия температуры воды в трубе. Для избежания появления внутренних дефектов трубы.

[sspol]

Насколько нагрели воду можно определить на расстоянии более метра от катушки.

где то так и измеряю, интересно бы мнения по конструкции катушки - сейчас длинна катушки около 70см - что лучше если длинна катушки побольше или поменьше? И т.д.

потребуется распределить по длине трубы

так ведь даже если котел выключить циркуляция воды присутствует - система сделана по - старинке и перепад температур 24-25 градусов вижу.

[genao]

сейчас длинна катушки около 70см - что лучше если длинна катушки побольше или поменьше?

Судя по перепаду температур длина катушки для данной подводимой мощности оптимальна, так как не возникает значительного градиента температур между тонким слоем нагрева и толщиной стальной стенки, кроме того обеспечивается большая поверхность нагрева с малым температурным сопротивлением. Если длину катушки уменьшить, то температура поверхности будет выше, повыситься температурный градиент по толщине стенки (его надо ограничивать из-за возможной деградации стали), при этом сильно увеличатся потери на побочное ИФ-излучение и конвекцию.
Потому можно опытным путем определять соотношение подводимой мощности к площади нагрева с учетом ограничения по градиенту. Если применить трубу из специальной жаростойкой (жаропрочной) стали то градиент можно увеличить до такой величины, чтобы внутренняя стенка трубы не нагревалась до 90 градусов Цельсия (для исключения парообразования и сильного нароста накипи). Это зависит от температуры и скорости циркулирующей воды в конкретной системе. Есть определенный оптимум кпд использования энергии при передаче тепла от нагретого тонкого слоя металла токами ВЧ, но он лежит выше ограничения по температурному градиенту и температуре внутренней стенки. Чем толще слой нагрева (ниже частота токов ВЧ) тем нагрев экономичнее, но длиннее катушка, более громоздкий источник токов ВЧ.

[sspol]

Чем толще слой нагрева (ниже частота токов ВЧ) тем нагрев экономичнее, но длиннее катушка, более громоздкий источник токов ВЧ.

тут бы подробнее, длинной катушки я не ограничен, с источником тоже нет вопросов - в проекте перевод источника на мостовую схему, 20-ти амперные транзисторы, т.е. не будет ограничений по току как сейчас. Частота - да любая. Заметил - сначала была частота порядка 40 кГц, изменил на 117 кГц - увеличилась скорость нагрева при выключенном котле, но разность температур (после выхода на режим) вход - выход не изменилась. В теплоэнергетике я не силен...

[sspol]

чтобы внутренняя стенка трубы не нагревалась до 90 градусов Цельсия

вода циркулирует в системе, не перегреется ну никак

[genao]

хочется иметь добротность контура повыше

При индукционном нагреве токами ВЧ важно обеспечить максимальную передачу энергии от источника до поверхности нагрева. Это обеспечивается при коэффициенте мощности равным единице. То есть добившись резонанса в колебательном контуре с индуктором (катушки в Вашем случае) обеспечивается максимальная передача мощности. А вот какая это будет максимальная мощность, зависит от объемного активного сопротивления тонкого слоя металла трубы и наводимого в нем тока. Для пояснения, имеете генератор ВЧ на 10кВар, но при определенной геометрии индуктора при условии полного резонанса сможете взять только 1кВт. То есть от конструкции индуктора, размеров и геометрии поверхности нагрева будет зависеть, сколько вы сможете передать энергии трубе. При низком сопротивлении нагрева для для большей используемой мощности требуются большие токи в металле. Для этого применяются специальные согласующие трансформаторы между источником токов ВЧ и индуктором. Ну это отдельная тема. В идеальном случае, при применении согласующего трансформатора, полном резонансе, признаком того что передается максимальная мощность считается коэффициент добротности равный единице!!!

[akegor]

признаком того что передается максимальная мощность считается коэффициент добротности равный единице!!!

Уже пытался сказать, что работу совершает именно активная мощность, а токи и прочая лабудень, не совершающая работы (в данном случае - не греющая воду) - бесполезное сотрясание воздуха.

[genao]

Заметил - сначала была частота порядка 40 кГц, изменил на 117 кГц - увеличилась скорость нагрева при выключенном котле, но разность температур (после выхода на режим) вход - выход не изменилась

Скорость нагрева свидетельствует что градиент температуры стал выше, мощность (предполагаю на более короткую катушку) подводится к более короткому участку , и нагрелось относительно небольшое количество воды в точках замера, затем появилась циркуляция и разность температур стабилизировалось после полного прогрева всего объема воды. В Вашем случае подводимую мощность необходимо контролировать по счетчику активной энергии на входе инвертора. Тогда Вы точно будете знать результаты Ваших опытов.
А насчет перегрева тонкого слоя воды возле внутренней стенки выше 100 градусов при нагреве токами ВЧ это реально при слабой естественной циркуляции, поскольку сталкивался с таким фактом при эксплуатации установок ТВЧ.

[genao]

Уже пытался сказать, что работу совершает именно активная мощность, а токи и прочая лабудень, не совершающая работы (в данном случае - не греющая воду) - бесполезное сотрясание воздуха.

Здесь Вы на 100% правы. Только чтобы подвести по максимуму эту активную мощность от источника к нагреваемому телу требуется соблюсти согласование активного сопротивления с волновым сопротивлением контура, то бишь Q=1

[akegor]

При добротности 1 понятие "контур" сходит на нет. От контура остается только схема с избытком, в котором возможны лишние потери.