Расчет литейных печей

10. Средний диаметр канала:

d_к.ср = d_к.в + b_к = 737 + 20 = 757 мм.

11. Длина канала. Под длиной канала подразумевается длина замкнутого контура, проходящего как по самому каналу, так и по ванне печи. Вначале делаем эскиз канала (рис. 1).

Рис. 1. К расчету размеров индукционной единицы канальной печи	Рис. 2. К расчету индуктивности канала

Длину канала определяем по длине его средней  линии. По длине канал состоит  из четырех участков: одного криволинейного длиной 1188 мм, двух вертикальных каждый длиной 378,5 мм и одного горизонтального длиной 757 мм. Длина канала составляет 2702 мм.

12. Активное сопротивление канала, Ом:

13.  Индуктивность канала определяют как сумму внешней и внутренней индуктивностей отдельных его участков. Внешнюю индуктивность определяют для пространства, заключенного между каналом и первичной катушкой. Внешняя индуктивность какого-либо участка, Гн:

где — длина данного участка канала, м; R₁ — расстояние от оси канала до катушки или противоположного участка канала, м; R₂ — расстояние от оси канала до поверхности канала, т. е. R₂ = /2;

Внутреннюю  индуктивность определяем для пространства, занимаемого самим каналом, Гн:

Для принятой формы канала (см. рис. 1) внешняя индуктивность его отдельных участков различна (рис. 2).

Внешняя индуктивность криволинейного участка R₁ = 170 мм, R₂ = 10 мм, l_к-1 = 1188 мм (рис. 2, поз.1):

Найдем  внешнюю индуктивность вертикального  участка длиной 208,5 мм (рис. 2, поз. 2 и 5). На этом участке R₁ изменяется от 170 до 378,5 мм.

Примем R₁ = 274 мм; R₂ = 10 мм; мм, тогда:

Определим внешнюю индуктивность вертикального  участка длиной 160 мм. Примем R₁ = 747 мм; R₂ = 10 мм; мм (рис. 2, поз. 3 и 4), тогда:

Определим внешнюю индуктивность горизонтального  участка (рис. 2, поз. 6).

На этом участке R₁ изменяется от 170 до 316 мм. Примем  R₁ = 243 мм;       R₂ = 10 мм; мм, тогда:

Внешняя индуктивность всех участков канала:

Внутренняя  индуктивность канала:

Общая индуктивность  канала:

14.  Индуктивное сопротивление канала, Ом:

15.  Полное сопротивление канала:

16.  Активное напряжение в канале, В:

.

17. Угол канала:

.

18. Полное напряжение в канале, В:

.

19. Полная мощность индукционной единицы, кВ×А. Пренебрегая потерями в первичной катушке и магнитопроводе:

.

20. Реактивная мощность индукционной единицы, квар:

.

21. Полная мощность печи, кВ×А:

22.  Реактивная мощность печи, квар:

23.  Число витков первичной катушки:

где U₁ — напряжение, подаваемое на первичную катушку и зависящее от выбранного типа трансформатора, В.

24. Ток в первичной катушке, А:

25.  Поперечное сечение витка первичной катушки, мм²:

,

где j₁ — допустимая плотность тока в катушке.

26. Ширина витка в катушки, мм:

где D_э.кат — глубина проникновения тока в катушку, мм.

Наименьшая  ширина витка из меди ( = 10 мм, см. табл. 1). Принимаем = 150 мм.

27. Высота витка катушки, мм:

.

28. Длина первичной катушки, мм:

где — толщина изоляции между витками; — число слоев витков в катушке.

Для уменьшения длины катушки принимаем навивку  в два слоя и толщину изоляции 1,5 мм.

 

4. Расчет дуговой печи

Исходные данные для расчета  печи:

Рассчитать  дуговую печь для выплавки стали. Емкость печи - 5 т; производительность – 5 т/ч.

1. Определяем мощность трансформатора, кВ×А:

,

где — удельный расход электроэнергии на расплавление, кВт×ч/т; П— производительность печи, т/ч; — КПД печи, равный 0,5—0,7 (принимаем = 0,6); — коэффициент мощности печной установки, равный             0,8—0,9 (принимаем = 0,75).

Вторичное напряжение выбирают с учетом мощности трансформатора, габаритных размеров печи, ее емкости и т.д. Для печей  небольшой емкости вторичное напряжение 225—300 В, для печей средней емкости — 300—400 В, для печей большой емкости — до 600 В. Принимаем U₂ = 250 В.

2. Сила тока в электроде печи при вторичном напряжении, А:

3. Диаметр электрода при допустимой плотности тока в электроде, м:

d_эл =

,

где j — допустимая плотность тока в электроде, А/м², j = (15—25)10⁴ (принимаем j = 20·10⁴).

4. Полная высота ванны печи (угол наклона 45^о) до порога рабочего окна, м:

Н = АG^0,25 = 0,32·5^0,25 = 0,5,

где А — коэффициент для основных печей, равный 0,31—0,345 (принимаем А = 0,32); G — масса стали в печи, т.

где U_2л — линейное напряжение, В.

5. Диаметр ванны на уровне порога рабочего окна, м:

d₁ = 0,89Н +

,

где — плотность жидкого металла, т/м³.

6. Диаметр плавильного пространства на уровне верхнего края откоса, м:

D₁ = d₁+ 2

H = 2,3 + 2·0,08 = 2,5,

где = (0,14—0,15)Н для печей емкостью до 20 т и (0,12—0,13)Н для печей большей емкости. Принимаем = 0,15·0,5 = 0,08 м.

7. Высота плавильного пространства печи, м:

Н₁ = (0,5—0,6)D₁ = (0,5 – 0,6)·2,5 = 1,25 – 1,5.

Принимаем Н₁ = 1,3 м.

8. Толщина футеровки пода, м:

s =0,4

.

9. Диаметр кожуха печи при толщине огнеупорного слоя стены, м:

Толщина s₀, м — огнеупорного слоя стен 0,23 для печей 0,5—1,5 т; 0,3 для 3—10 т; 0,35—0,4 для 15,0—40 т. Принимаем s₀ = 0,3 м.

Толщина s_т, м — теплоизоляционного слоя стен 0,1 для печей емкостью 0,5—1,5 т; 0,1—0,15 для 3 – 10 т; 0,15—0,2 для 15—40 т. Принимаем s_т = 0,1 м.

 

5. Литература

1. Метод. указания к выполнению контрольной работы по дисциплине “Безопасность литейного и термического производства” / РГАСХМ ГОУ. Под общ. ред. проф. В.Л. Гапонова. — Ростов н/Д, 2007. — 30 с.