Расчет и проектирование индукционной тигельной печи ИАТ- 40

 

 

Коэффициент приведения параметров шихты к силе тока индуктора

 

,

 

где

– активное сопротивление загрузки, = ;

– реактивное сопротивление обратного замыкания,                                = ;

– реактивное сопротивление воздушного зазора, = ;

– реактивное сопротивление загрузки, = .

 

 

Определим приведенное активное сопротивление загрузки,

 

,

 

где

– коэффициент привидения параметров, =0,015.

 

 

Определим приведенное реактивное сопротивление  загрузки,

 

,

 

 

Эквивалентное активное сопротивление системы  индуктора с            шихтой,

,

 

где

– активное сопротивление индуктора, = ;

– приведенное активное сопротивление загрузки,                                     = .

 

 

Эквивалентное реактивное сопротивление индуктора с                        шихтой,

 

,

 

где

– внутреннее реактивное сопротивление индуктора,

– приведенное реактивное сопротивление загрузки,

 

 

Эквивалентное полное сопротивление  индуктора с шихтой,

 

,

 

где

– эквивалентное активное сопротивление индуктора,

– эквивалентное реактивное сопротивление индуктора,

 

 

Сила тока в индукторе  в режиме плавки шихты, А

 

 

где

– число витков индуктора, =33;

– эквивалентное сопротивление индуктора,

– напряжение на индукторе, =2700В.

 

 

Напряженность магнитного поля у поверхности загрузки, А/м

 

 

где

– число витков индуктора;

– коэффициент привидения параметров;

– высота индуктора;

– сила тока в индукторе в режиме плавки шихты, =4039А.

 

 

7 Расчёт магнитопровода печи

 

Магнитный поток индуктора, Вб

 

 

где

– число витков индуктора,

– частота,

– напряжение на индукторе.

 

 

Поток замыкающийся через магнитопровод, Вб

 

 

где Ф – магнитный поток индуктора,

– коэффициент рассеяния магнитного потока, =0,8.

 

 

Площадь сечения стали магнитопровода,

 

 

где

– поток замыкающийся через магнитопровод, =0,295;

– предельно допустимое значение магнитной индукции в магнитопроводе.  Принимаем =0,8 Тл.

 

 

Число пакетов магнитопровода

 

 

где

– толщина пакета, м.

Равна:

 

 

где

– внутренний диаметр индуктора, =2,818 м.

 

 

Активная площадь сечения  стали магнитопровода,

 

,

 

где

– число пакетов магнитопровода, =16;

– площадь сечения стали магнитопровода, =0,153 .

 

 

Площадь сечения стали  одного пакета,

 

 

где

– активная площадь сечения стали одного пакета,

– коэффициент заполнения  пакета сталью, =0.9.

 

 

Электрические потери в  пакете магнитопровода, Вт

 

,

 

где

– высота магнитопровода;

– плотность электротехнической стали, =7650 ;

– удельные электрические потери в листовой электротехнической стали, определяем по формуле,

 

=

 

где

– удельные электрические потери в листовой электротехнической стали на частоте 50 Гц;

–частота;

 

 

Потери на единицу боковой  поверхности пакета, Вт

 

 

где

– электрические потери в магнитопроводе;

– высота магнитопровода;

– толщина одного пакета;

– ширина одного пакета, равная, м

 

 

где

– толщина одного пакета, =0,265 м;

 

 

 

Суммарная мощность потерь в магнитопроводе, Вт

 

,

 

где

– электрические потери в магнитопроводе;

– число пакетов магнитопровода;

– коэффициент дополнительных потерь, обусловленных неоднородностью поля и дефектами изготовления магнитопровода, =1.8.

 

 

Масса магнитопровода, кг

 

,

 

где

– плотность электротехнической стали, =7650 ;

– площадь сечения стали магнитопровода;

– высота магнитопровода.

 

 

8 Расчёт водоохлаждения индуктора

 

Активная  мощность, подведенная к индуктору, Вт

 

 

где

– сила тока в индукторе в режиме плавки шихты;

– напряжение на индукторе;

– коэффициент мощности индуктора, =0,145.

 

 

Электрические потери в индукторе, Вт

 

,

 

где

– активная мощность, подведенная к индуктору;

– электрический КПД, =0,619.

 

 

Суммарные потери, отводимые охлаждением индуктора, Вт

 

,

 

где

– электрические потери в индукторе;

– тепловые потери через боковую поверхность;

 

 

Потребный расход охлаждающей воды,

 

,

 

где

– температура охлаждающей воды на входе в индуктор,          =25 ;

– температура охлаждающей воды на выходе из индуктора,                  =50 ;

– суммарные потери, отводимые охлаждением индуктора,                 = кВт.

 

 

Скорость  воды в канале охлаждения,

 

,

 

где

– число параллельных ветвей охлаждения индуктора, =1;

– потребный расход воды, = ;

– площадь сечения канала охлаждения, = _.

 

 

Кинематическую  вязкость воды находим по таблице П– 6 /1/ при температуре,

 

 

где

– температура охлаждающей воды на входе в индуктор,              =25 ;

– температура охлаждающей воды на выходе из индуктора,               =50 .

 

 

Кинематическую  вязкость по таблице П– 6 /1/,

Определяем число Рейнольдса

 

,

 

где

– скорость воды в канале охлаждения, =0,018 м/с;

– кинематическая вязкость, ;

– гидравлический эквивалент диаметра канала охлаждения,

 

 

где

–  площадь сечения канала охлаждения ;

–внутренний периметр трубки участвующий в теплообмене, _.

 

,

 

следовательно, движение воды турбулентное, т.е.

.

 

Определим коэффициент  трения воды

 

,

 

где Re – число Рейнольдса, Re=3579.

 

 

Коэффициент сопротивления  повороту струи

на 360 находим по таблице П– 7; _=0,315

Потери напора воды на длине трубки индуктора при турбулентном движении, Па

 

,

 

где

– длина одного канала охлаждения витка индуктора, =18,85м;

– коэффициент увеличения сопротивления, вызванный шероховатостью внутренней поверхности канала охлаждения, =2.5;

– гидравлический эквивалент диаметра канала охлаждения,                =0,012 м;

– скорость воды в канале охлаждения;

– коэффициент сопротивления поворота струи на 360 ;

– коэффициент трения, зависящий от числа Рейнольдса для гладких поверхностей, =0,041;

– число витков секции охлаждения, =15.

 

 

Условие

кПа соблюдается, нет необходимости разделять обмотку индуктора на несколько секций.

 

Теплопроводность воды при 

, .

Температуропроводность,

м²/с.

Определим число Прандтля, Pr=4.637.

 

Критерий Нуссельта при турбулентном режиме равен

 

,

 

где Re – число Рейнольдса;

Pr – число Прандтля, Pr=4.637.

 

 

Коэффициент теплоотдачи от стенки индуктора к охлаждающей воде,

 

,

 

где

– гидравлический эквивалент диаметра канала охлаждения;

– теплопроводность воды при , ;

Nu– критерий Нуссельта при турбулентном режиме, Nu=29,597.

 

 

Находим потери, которые  могут быть отведены охлаждающей                     водой, Вт