EVALUATION OF TEMPERATURE FIELD CHARACTERISTICS UNDER HEAT PROCESSING OF REINFORCED CONCRETE PRODUCTS BY MEANS OF SURFACE ELECTRIC HEATING
Authors: ФЕДОСОВ С.В. , СОКОЛОВ А.М. , МИНАКОВ Ю.А. , АНИСИМОВ С.Н. , ПОЛЯКОВ В.А. 
Published: July 2024

Результаты теоретических и экспериментальных исследований, проведенных в последние годы, показали высокую эффективность электротепловой обработки железобетонных изделий электродным методом токами повышенной частоты (1020 кГц) с помощью источников питания нового поколения, выполненных на основе транзисторных преобразователей большой мощности. Однако такой технологический процесс достаточно трудно применить при изготовлении массивных густоармированных изделий. В этом случае возможным вариантом реализации тепловой обработки может стать поверхностный электропрогрев стальной опалубки изделия индукционным методом. Предварительную оценку основных характеристик такого способа тепловой обработки удобно производить на примере объекта простой формы в виде параллепипеда. Важнейшими показателями тепловой обработки являются характеристики температурного поля (распределение температуры и градиента температуры) в объеме материала. При этом необходимо учитывать пределы изменения толщины изделий на практике, которые соответствуют диапазону 0,31,2 м при изменении модуля поверхности от 20 до 5 м1. Изучение характеристик температурного поля удобно выполнять посредством решения дифференциального уравнения одномерного теплопереноса вычислительными средствами среды Mathcad (вычислительный блок GivenPdesolve). В статье сформулированы и обоснованы краевые и начальные условия решения дифференциального уравнения теплопереноса. Также представлены результаты расчета в виде зависимостей изменения температуры по толщине изделия в различные моменты времени процесса электротепловой обработки изделия с помощью поверхностного электропрогрева. Полученные результаты позволяют сделать вывод, что поверхностный электропрогрев токами повышенной частоты индукционным методом вполне пригоден и удобен для тепловой обработки практически любых железобетонных изделий, и необходимо продолжение научнотехнических разработок по этой тематике в целях создания и пробной эксплуатации опытнопромышленных установок такого типа.

The results of the most recent theoretical and experimental studies have proved high effectiveness of electrothermal treatment of concrete products by electrode currents of high frequency (1020 kHz) using a new generation of power sources, made on the basis of transistor converters of high power. However, this process is difficult to apply in the manufacture of massive densely reinforced items. For this being the case one of the possible options for heat treatment can be surface electric heating of steel formwork of the product using induction method. Preliminary assessment of the main characteristics of this method is convenient to test on a simple object in the form of a parallepiped. The most important indicators of heat treatment are the characteristics of the temperature field (temperature distribution and temperature gradient) throughout the material. In this case, it is necessary to take into account the range of item thickness, which varies between 0,3 m and 1,2 m when changing the surface modulus from 20 to 5m1. The characteristics of the temperature field are convenient to examine by solving the differential equation of onedimensional heat transfer by Mathcad (computing unit GivenPdesolve). The article formulates and justifies the boundary and initial conditions for solving the differential heat transfer equation. Moreover, it provides the results of calculation in the form of dependences of temperature changes in the thickness of the product at different times of the process of electrothermal treatment of the product with the help of surface electric heating. The obtained results make it possible to conclude that the surface electric heating with highfrequency currents by induction method is quite suitable and convenient for heat treatment of nearly any concrete product. However, more research is required in this field on order to develop and test relevant pilot production units.