- •1 Общие положения
- •2 Расчет конструктивных параметров тигля
- •2.1 Полезный объем и геометрические размеры тигля
- •2.2 Толщина стенки тигля и размер
- •3 Расчет размеров индуктора
- •3.1 Диаметр и высота индуктора
- •3.2 Расположение индуктора
- •4 Расчет мощностей, подводимых к садке печи
- •4.1 Баланс энергии системы
- •4.2 Полезная тепловая мощность,
- •4.3 Активная мощность,
- •4.4 Тепловые потери активной мощности,
- •5 Расчет частоты тока в индукторе
- •5.1 Зависимость частоты тока от этапов работы печи
- •5.2 Зависимость размеров кусков шихты от частоты тока в индукторе
- •6 Выбор ип
- •6.1 Расчет мощности ип
- •6.2 Методика выбора ип
- •7 Электрический расчет печи
- •7.1 Предварительные замечания
- •7.2 Удельная намагничивающая сила индуктора
- •7.3 Мощности, выделяющиеся в садке печи
- •7.4 Мощности, теряемые в индукторе
- •7.5 Реактивная мощность, выделяющаяся в зазоре
- •7.6 Общие мощности системы
- •7.7 Выбор схемы и расчет энергетических
- •7.9 Электрический кпд и коэффициент мощности
- •7.10 Энергетический баланс ипу
- •1. Общие положения.....................................................................1
- •2. Расчет конструктивных параметров тигля.............................2
- •2.1. Полезный объем и геометрические размеры тигля.........2
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
4.3 Активная мощность,
передаваемая в садку печи
4.3.1 Активную мощность Ра.сад, Вт, передаваемую в садку печи, вычисляют с помощью теплового (термического) КПД печи
ηэнт = . (4.7)
Значения ηэнт по формуле (4.7) не вычисляют, а предварительно принимают ηэнт = 0,8. (По данным различных ЛИ ηэнт = 0,75 – 0,85 /1, с. 222/, ηэнт = 0,75 – 0,95 /3, с. 255/; ηэнт = 0,7 – 0,9 /4, с. 223/.)
4.3.2 Из формулы (4.7) получаем
Ра.сад = . (4.8)
Таким образом, величина активной мощности Ра.сад, поглощаемой садкой в единицу времени, определяется производительностью плавки, теплосодержанием металла при температуре разливки, временем нагрева и тепловыми потерями садки /1, с. 221, 222/.
4.4 Тепловые потери активной мощности,
передаваемой в садку печи
4.4.1 Тепловые потери ∆Ра.сад, Вт, активной мощности, осуществляемые садкой печи, включают потери теплопроводностью через футеровку стен и подины тигля, а также потери излучением с зеркала расплавленного металла на свод (крышку) печи /1, с. 238, 246, 254, 256, 257; 2, с. 80, 88, 120/.
4.4.2 Активная мощность, Вт, теряемая садкой печи,
∆Ра.сад = Ра.сад – Рэнт. (4.9)
4.4.3 Количественная доля тепловых потерь активной мощности, передаваемой в садку печи,
∆ηа.сад = . (4.10)
Значение ∆ηа.сад, вычисленное по формуле (4.10), должно соответствовать условию
∆ηа.сад = 1 – ηэнт. (4.11)
Если, например, принять ηэнт = 0,8 (п. 4.3.1), то по формуле (4.11) должно получиться ∆ηа.сад = 0,2.
(Согласно /1, с. 222; 3, с. 255; 4, с. 223/ ∆ηа.сад = 0,05 – – 0,30, причем меньшая цифра относится к печам большей емкости.)
4.4.4* В работе /3, с. 255/ тепловые потери активной мощности ∆Ра.сад указываются в долях (∆η'а.сад = 0,05 – 0,35) или в процентах (∆η"а.сад = 5 – 35 %) от полезной мощности Рэнт, но не в долях или процентах от активной мощности Ра.сад. Это затрудняет понимание баланса энергии системы электрическая сеть – садка ( рисунок 4.1).
5 Расчет частоты тока в индукторе
5.1 Зависимость частоты тока от этапов работы печи
5.1.1 В процессе проектирования минимальную частоту ƒинд.min, Гц, тока в индукторе вычисляют для трех характерных этапов работы печи [1, с.137].
5.1.2 Первый этап – индукционный нагрев "холодных" кусков ферромагнитной шихты в диапазоне температур
tмет.нач ≤ tмет.тв.х < tмет.к, (5.1)
где tмет.нач – начальная температура кусков шихты, оС (обычно принимают tмет.нач = (20 – 30) оС);
tмет.тв.х – средняя температура кусков шихты в период нагрева в твердом "холодном" состоянии, оС;
tмет.к – температура точки Кюри, оС.
Для первого этапа
ƒ'инд.min = , (5.2)
где ρмет.тв.х – удельное электрическое сопротивление кусков шихты при температуре tмет.тв.х < tмет.к, Ом · м2/м;
μмет.тв.х – относительная магнитная проницаемость металла садки при температуре tмет.тв.х < tмет.к;
dш – средний размер кусков шихты, м.
5.1.3 Второй этап – нагрев "горячих" кусков шихты (т.е. шихты, потерявшей свои ферромагнитные свойства) в диапазоне температур
tмет.к ≤ tмет.тв.г < tмет.сол, (5.3)
где tмет.тв.г – средняя температура кусков шихты в период нагрева в твердом "горячем" состоянии, оС;
tмет.сол – температура солидуса, оС.
Для второго этапа
f''инд.min = , (5.4)
где ρмет.тв.г – удельное электрическое сопротивление кусков шихты при температуре tмет.к ≤ tмет.тв.г < tмет.сол, Ом∙м2/м;
μмет.тв.г – относительная магнитная проницаемость металла садки при температуре tмет.к ≤ tмет.тв.г < < tмет.сол.
5.1.4 Третий этап – нагрев сплавившихся между собой кусков шихты и затем жидкого сплава в диапазоне температур
tмет.сол ≤ tмет.ж ≤ tмет.пер, (5.5)
где tмет.ж – средняя температура металла за третий этап нагрева,оС;
tмет.пер – наибольшая температура перегрева жидкого металла, оС.
Для третьего этапа
f'''инд.min = , (5.6)
где ρмет.ж – удельное электрическое сопротивление металла в тигле при температуре tмет.ж, Ом · м2/м;
μмет.ж – относительная магнитная проницаемость металла в тигле при температуре tмет.ж.
5.1.5 Расчеты показывают, что наибольшая минимальная частота тока в индукторе требуется на втором этапе нагрева шихты, т.е. в диапазоне температур tмет.к ≤ tмет.тв.г < tмет.сол.