ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.01.2024
Просмотров: 124
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Т = (Тм + Тф)/2 = (770,5 + 573) / 2 = 671,75 К.
По прил.9[1] λ = 6,57·10-2 Вт/(мК).
Следовательно,
Суммарная потребляемая мощность
Т см. по (2.5)
Сила тока в одновитковом индукторе
(2.23)Напряжение на одновитковом индукторе
Uи1 = Zэ1 · Iи1 = 3,7·10-5 · 3,3·105 = 12,21 В. (2.24)
Мощность, подведенная к индуктора,
Р = Рт/ɳи = 243022/0,58 =419003 Вт. (2.25)
Число витков индуктора
ω = Uи/Uи1= 800/12,21 = 65,5 ≈ 65 (округляется в меньшую сторону).
где Uи=800 В - напряжение на индукторе (напряжение, вырабатываемое генератором, можно принять также 750 В).
Ширина индуктирующей трубки по длине индуктора (рис. 2.1)
(2.27)Здесь коэффициент заполнения индуктора g берется таким же что и при расчете rп (2.13). b выбрано правильно если удовлетворяются следующие требования: минимальная толщина изоляции между витками составляет Δиз.min = 1,5 ÷ 2 мм, а межвитковое напряжение не более (10 ÷ 40) В/мм, т.е. выполняются условия
(2.28)и
(2.29) (b и Δиз выражены в мм).
Делаем проверку:
Δиз = 53(1-0,9)/0,9 = 5,9 мм > 2 мм, что допустимо;
условия выполняются, пересчета не требуется.
Далее переходя к расчету многовиткового индуктора. Для этого следует произвести пересчет сопротивлений индуктора с учетом количества витков
rэ = ω2 (r1 + r21) = ω2 · rэ1 = 652 · 4,77·10-6 = 2·10-2 Ом; (2.30)
xэ = ω2 · хэ1 = 652 · 3,67·10-5 = 0,16 Ом; (2.31)
Zэ = ω2 · Zэ1 = 652 · 3,7·10-5 = 0,16 Ом. (2.32)
Сила тока в многовитковом индукторе
Iи = Iи1/ω = 3,3·105/65 = 5,1·103 А. (2.33)
Активная мощность установки
Ра = Iи2 · rэ = (5,1·103)2 · 2·10-2 = 520200 Вт. (2.34)
Реактивная мощность установки
Рр = Iи2 · хэ·10-3 = (5,1·103)2 · 0,16·10-3 = 4161,6 квар. (2.35)
Коэффициенты полезного действия, характеризующие установку, будут следующими:
тепловой КПД
ɳт = Рт/РΣ = 243022 / 299443 = 0,81, (2.36)
электрический КПД
ɳэ = РΣ/Ра = 299443 / 520200 = 0,58, (2.37)
полный КПД
ɳ = ɳт · ɳэ = 0,81·0,58 = Рт/Ра = 0,47. (2.38)
Емкость конденсаторной батареи, необходимой для полной компенсации реактивной мощности
(2.39)Где Uk=Uи - напряжение на конденсаторах.
Расчет охлаждения индуктора
Индуктирующая трубка нагревается за счет протекающего по ней электрического тока и за счет тепловых потерь нагреваемой заготовки, поэтому вода, протекающая по трубке, должна отвести тепловой поток
Вт. (2.40)Требуемое количество воды для охлаждения индуктора
Gохл = 0,24 · Pохл ·10-6/(tвых - tвх) = 0,24 · 274046·10-6/(45-15) = 21,92·10-4 м3/с,
где tвх - температура воды на входе в индуктор (при охлаждении водопроводной водой 150С ≤ tвх ≤ 250С, при замкнутом цикле охлаждения 150С ≤ tвх ≤ 350С); tвых - температура воды на выходе из индуктора, tвых ≤ 500С (при замкнутом цикле tвых ≤ 650С).
При этом нижняя граница tвх устанавливается из условия исключения отпотевания индуктора, что может привести к нарушению прочности электроизоляции индуктора и к пробою, а верхняя граница предусматривает снижение образования накипи на стенках канала охлаждения, предотвращение местного парообразования и перегорания индуктора.
При таком расходе и допустимой скорости течения воды (w = 1- 1,5м/с) поперечное сечение трубки
(2.42)Этой площади поперечного сечения соответствует эквивалентный диаметр
(2.43)Определяем внутренние размеры индуктирующего витка при полученном поперечном сечении. Поскольку трубка чаще всего прямоугольного сечения (рис. 2.2), то Sтр = a
1 · b1.
Рис. 2.2. Эскиз поперечного сечения трубки индуктора.
Толщина стенки (δ1=3мм) и ширина трубки (b=14мм) определены выше (см. рис. 2.1). На основании этих значений внутренняя высота витка в радиальном направлении равна
a1 = Sтр/(b - 2 δ1) = 14,6/(1,4 - 0,6) = 18,25 см, (2.44)
внешняя высота трубки
а = a1 + 2 δ1 = 18,25 + 2 · 0,3 = 18,85 см. (2.45)
Делаем проверку возможности отвода всей потерянной теплоты:
Ротв = αк ·(tи - t̅в)· Fохл. (2.46)
Здесь площадь охлаждения
Fохл = 4 dтр.э ·D1 ·ω = 4 · 0,043 · 1,275 · 65 = 14,26 м2, (2.47)
средняя температура воды
t̅в = (tвых + tвх)/2 = (15+45)/2 = 300C,
температуру индуктора принимаем tи = 500С (tи не должна превышать 600С).
Для нахождения коэффициента теплоотдачи конвекцией αк определяем режим течения воды:
т.е > 10000.Режим турбулентный, что и рекомендуется для интенсификации теплоотвода. (При расчете коэффициент кинематической вязкости выбран по прил. 10[1] при t̅в=300С). При Reв > 10000* критерий Нусельта
(2.48)При 300С, по прил. 10[1], Pr = 5,5.
Тогда
Отсюда
(λв - коэффициент теплопроводности воды при
t̅в=300С, по прил. 10[1]),
Ротв = 6438·(50-30)· 14,26 = 183,6·104 Вт.
Ротв > Рохл,
т.е. отвод теплоты будет обеспечен.
Охлаждение индуктора чаще всего осуществляется подводом воды из магистрали. В этом случае перепад давления ΔР на входе и выходе из индуктора не должен превышать 202,6 кН/м2.
Проверяем перепад давления по длине трубки, Н/м2:
(2.49)где λтр = 0,316/Reв0,25 - коэффициент трения, λтр = 0,316/8012420,25 = 0,011; Кш- коэффициент, учитывающий шероховатость внутренней поверхности трубки (Кш=2÷3), примем Кш=2,5; φпов - коэффициент сопротивления поворота (см. прил. 12[1]) (при D1/Dтр.э=1,275/0,043=29,7; φпов=7,89·10-2); плотность воды ρв = 1·103 кг/м3.
При этих данных имеем
ΔР < ΔРкрит, т.е 193 < 202,6 кН/м2.
Число секций охлаждения оставляем прежним, m = 1.
Список используемой литературы
1. Индукционные печи: методические указания. Расчет индукционных нагревательных установок для сквозного нагрева.
2. Тымчак В.М. Конструирование и расчет нагревательных и термических печей. М.: Металлургия, 1984. - 442 с.
3. Н. И. Фомин, Л. М. Затуловский. Электрические печи и установки индукционного нагрева. - М.: Металлургия, 1979.
4. Свенчанский А.Д. Электрические промышленные печи. М: Металлугиздат, 1975.
. А. А. Простяков, А. Б. Кувалдин. Индукционные нагревательные установки, M., 1970.