ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.01.2024
Просмотров: 122
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
По таблице прил.4[1] К=5,9 с/м2. Расчетный диаметр D2I = D2 - ε = =0,75 -0,07=0,68 м.
Тогда
Сравнив два значения τ, к расчету можно применить τ = 25000с.
Определение полезной мощности
Полезную затрачиваемую мощность определяют как
(2.5)где М - масса одной заготовки, кг;
- средняя по сечению температура заготовки, 0С; ͞с - средняя в интервале температур 0÷t теплоемкость материала заготовки, Дж/(кг·К).Для стали РТ = 8,4 · 105· М · n/τ [1].
Удельную поверхностную мощность вычисляют по формуле, Вт/м2;
Ро = РТ/F2, (2.6)
где F2 - площадь боковой поверхности n заготовок, м2.
В нашем случае масса заготовки
здесь ρ=7,8·103 кг/м3.
Тогда
РТ = 8,4 · 105· М/τ = 8,4 ·105·7232,8/25000 = 243022 Вт.
Определение геометрии индуктора
Для получения равномерного нагрева по поверхности заготовки длина редуктора определяется следующей зависимостью
а1 = п ·а2 +2Δа (2.7)
где Δа - величина заглубления заготовки в индукторе (положительный свес индуктора), которая может быть принята при нагреве стали Δа=(0,5÷0,8)· D1. Диаметр индуктора D1 с учетом толщины изоляционных слоев и постижении максимального КПД установки равен:
D1 = D2 + 2(δф + δиз. + δз) ≈ (1,4 ÷ 2)· D2, (2.8)
где δф - толщина внутреннего слоя футеровки;
δиз. - толщина теплоизоляционного слоя;
δз - величина воздушного зазора между заготовкой и футеровкой, м.
Поскольку нагревается три заготовки, то
D1 = (1,4 ÷ 2)· D2 = 1,7 · 0,75 = 1,275 м,
а1 = 6 · 0,35 + 2 · 0,89 = 3,88 м,
здесь Δа = 0,7 · 1,275 = 0,89 м.
Рис. 2.1. Эскиз индуктора.
В D1 входит футеровка из шамота (δф=20мм), тепловая изоляция из асбеста (δиз.=2,5 мм) и воздушный зазор
(δз= [D1 - Dз - 2 δф - 2 δиз.]·0,5 = [1,275 - 0,75 - 0,04 - 0,005] · 0,5 = 0,24 м = 240 мм.
Электрический расчет индуктора
Цель расчета - найти напряжение Uи и силу тока Iи в индукторе, коэффициент мощности cosφ и КПД индуктора ɳи , подведенную мощность Р и емкость конденсаторной батареи С.
При расчете параметров системы индуктор-деталь необходимо привести параметры детали к параметрам индуктора (или наоборот).
Коэффициент приведения параметров
Pω2 = α ·ω2, (2.9)
где α - поправочный коэффициент; ω - число витков индуктора.
Расчет ведется сначала для одновиткового индуктора. Тогда при ω=1 Pω2 = α.
(2.10)где Км = f (D
1/a1 ; а1/а2) - определяют по прил. 6[1]; Кз = f (D2/а2) - по прил. 7[1]; А = f (D2/(Δk · √2) - по прил. 8[1].
Для нагреваемой заготовки
D1/ а1 =1,275/3,88 = 0,3,
а1/ а2 = 3,88/2,1 = 1,9,
по прил. 6[1] Км = 0,389
D2/а2 = 0,35,
По прил. 7[1] К2 = 0,8665.
Для нахождения А определяем D2/(Δk · √2).
Из предыдущего расчета Δk = 0,07 м, тогда D2/(Δk · √2) = 0,75/(0,07·√2)= = 7,58 м, по прил. 8[1] А = 0,17.
Согласно полученным данным,
Приведенные сопротивления нагреваемой заготовки равны:
активное сопротивление
реактивное сопротивление
, (2.12)где В = f[D2/(Δk · √2)] (по прил.8[1] В=0,194),
Активное сопротивление индуктора
r1 = Kr · r1П. (2.13)
индукционный печь металлургический автоматизация
Здесь омическое сопротивление индуктора
δ1 - толщина стенки трубки индуктора (выбирается из условия δ1 ≥ 1,3·Δ1), м;
- глубина проникновения тока в медь, м (для меди ρ=2·10-8, Ом·м; µ=1, тогда Δ1=0,07/√f); расчетный диаметр D1I = D1 + δ1, если δ1˂1,5· Δ1, D1I = D1 + Δ1, если δ1>1,5 Δ1, Кr, Кх- коэффициенты (находят по рис. 3.2[1]); К1 = f(D1/a1) - находят по прил.7[1]); g = (0,7÷0,9) - коэффициент заполнения.
В нашем случае Δ1= 0,07/√50 = 0,0099 м, δ1 ≥ 1,3·0,0099 = 0,0129 м = = 12,9 мм, принимаем δ1 =13·10-3 м = 13 мм. Сравним 1,5· Δ1 с δ1 (1,5· Δ1 = 0,0149). Это > δ1. Значит D1I = D1 + δ1 = 1,275 + 0,013 = 1,288 м. При δ1/Δ1 = 0,013/0,0099 = 1,31, по рис. 3.2[1] Kr = 1. Принимаем g = 0,9, при этом
С учетом полученных значений
r1 = 1 · 2·10-6 = 2·10-6 Ом.
Реактивное сопротивление индуктора
(2.14)Величина Кх =1 определена по рис 3.2[1] при δ1/Δ1=1,31. По прил. 7[1] при D1/ а1 = 0,3 К1 = 0,89. Тогда
Эквивалентное сопротивление системы индуктор-изделие равно:
активное
(2.15)Реактивное
(2.16) Полное
Коэффициент полезного действия индуктора
(2.18)Коэффициент мощности индуктора
(2.19)Далее переходим к расчету многовиткового индуктора.
Для этого необходимо определить потребляемую мощность, напряжение и ток на индукторе.
Потери теплоты нагреваемой деталью происходят теплопроводностью и излучением (конвекцией в воздушном зазоре из-за его малости можно пренебречь).
Потери теплоты излучением, Вт,
(2.20)где εм, εф - степени черноты нагреваемого металла и внутренней поверхности футеровки индуктора (можно принять εм=0,8; εф=0,45); Fм, Fф - соответственно, площади их боковых поверхностей, м2; Тм = (Тмнач + Тмкон)/2 - средняя от начала до конца нагрева температура поверхности металла, К; Тф - температура внутренней поверхности футеровки индуктора, К.
Fм = π · D2 · a2 = 3,14 · 0,75 · 2,1 = 4,95 м2,
Fф = π · D3 · a1 = 3,14 · 1,23 · 3,88 = 14,99 м2 (D3 см. на рис. 2.1)
Средняя температура металла
Тм = (5 + 990)/2 + 273 = 770,5 К
и поверхности футеровки
Тф = 300 + 273 = 573 К.
Тогда
Потери теплоты теплопроводностью в воздушном зазоре
(2.21)Здесь λ - коэффициент теплопроводности воздуха, который выбираем из прил. 9 при средней температуре воздуха