Особенности индукционной установки, предназначенной для нагрева или плавки материалов
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
сов.
Для защиты от поражения электрическим током всё оборудование должно быть заземлено, все работы должны проводиться только в специальной одежде и рукавицах, возле электрических печей должны быть постелены резиновые коврики.
Возникающие при использовании токов высокой частоты электромагнитные поля представляют определенную профессиональную вредность - изменения нервной, сердечно-сосудистой, эндокринной и других систем организма человека. Наблюдаются повышенная утомляемость, вялость, снижение точности рабочих движений, изменение кровяного давления и пульса, возникновение болей в сердце (обычно сопровождается аритмией), головные боли. Поэтому необходимо принимать меры защиты от их воздействия на организм.
Основные меры защиты от воздействия электромагнитных излучений: уменьшение излучения непосредственно у источника (достигается увеличением расстояния между источником направленного действия и рабочим местом, уменьшением мощности излучения генератора); рациональное размещение СВЧ и УВЧ установок (действующие установки мощностью более 10 Вт следует размещать в помещениях с капитальными стенами и перекрытиями, покрытыми радиопоглощающими материалами - кирпичом, шлакобетоном, а также материалами, обладающими отражающей способностью - масляными красками и др.); дистанционный контроль и управление передатчиками в экранированном помещении (для визуального наблюдения за передатчиками оборудуются смотровые окна, защищенные металлической сеткой), экранирование источников излучения и рабочих мест (применение отражающих заземленных экранов в виде листа или сетки из металла, обладающего высокой электропроводностью - алюминия, меди, латуни, стали); организационные меры (проведение дозиметрического контроля интенсивности электромагнитных излучений - не реже одного раза в 6 месяцев; медосмотр - не реже одного раза в год; дополнительный отпуск, сокращенный рабочий день, допуск лиц не моложе 18 лет и не имеющих заболеваний центральной нервной системы, сердца, глаз); применение средств индивидуальной защиты (спецодежда, защитные очки и др.). Пребывание персонала в зоне воздействия электромагнитных полей ограничивается минимально необходимым для проведения операций временем. Генераторы токов высокой частоты устанавливают в отдельных огнестойких помещениях, машинные генераторы - в звуконепроницаемых кабинах.
Стенки защитной камеры изготавливают из стекла, цемента, пластмасс, дерева - эти материалы очень слабо поглощают электромагнитное излучение и остаются холодными при работе установки.
К средствам индивидуальной защиты от электромагнитных излучений относят переносные зонты, комбинезоны и халаты из металлизированной ткани, осуществляющие защиту организма человека по принципу заземленного сетчатого экрана.
Выбор частоты
При выборе частоты необходимо соблюдение следующих условий:
электрический КПД индуктора не должен сильно отличаться от предельного (это условие определяет нижний предел частоты);
время нагрева должно быть минимальным (это условие определяет верхний предел частоты).
Расчет выполняется для последней горячей стадии сквозного нагрева, длительность которой составляет примерно 70% общего нагрева. В этой стадии для стали всех марок можно принять =1 (потеря магнитных свойств) и удельное сопротивление ?з=10-6 Омм.
Нижний предел частоты определяется по формуле:
где D2 - диаметр заготовки, м; F - коэффициент, определяемый по прил. 1 [1].
При D2/а2 = 0,75/2,1 = 0,357 F = 7,72 (нашли интерполяцией двух ближайших значений F). Здесь а2 = аn = 0,356 =2,1.
(2.1)
Выбираем ближайшую стандартную частоту 50 Гц (прил.2 [1]).
Определение времени нагрева
Время сквозного нагрева заготовки зависит от допустимого (заданного) перепада температуры ?t между ее поверхностью и сердцевиной сечения. Это время зависит от частоты тока, размеров и формы сечения, свойств материала, абсолютного значения температуры на поверхности, а также от особенностей режима нагрева.
При сквозном нагреве обычно критерий фурье F0>0,2, тогда время нагрева может быть рассчитано по формуле
, (2.2)
Где К - поправочный коэффициент (для стали К=2); t0 - температура поверхности заготовки, 0С; ?t - перепад температуры в заготовке, 0С; a - коэффициент температуропроводности (для стали а=6,410-6 м2/с); S(?,?,F0) - коэффициент учитывающий распределение температуры по сечению заготовки; ? = 1 - ?/R2 - относительная глубина активного слоя:
для цилиндрических заготовок ? = ?к, если ?к?0,2D2, ? = 0,2 D2, если ?к > 0,2 D2,
где ?к - горячая глубина проникновения тока в материал заготовки, м,
, (2.3)
? - удельное электросопративление, Омм (для стали p=10-6 Омм), тогда ? - относительное значение текущей координаты (для поверхности ?=1, для центра ?=0).
Рассчитаем время нагрева:
а=6,410-2 м2/с; К=2; .
Сравним ?к с 0,2D2 (0,07?0,20,75), тогда ? = ?к = 0,07. При этих значениях ?=1- ?/R2 = =1- 0,07/0,375 = 0,813.
По прил.3 [1] при F0>0,2, ? = 0,813, ?=1 имеем S(?,1)=0,083, при ?=0 S(?,0)= -0,119.
Тогда
Проверяем значение F0 при полученном ?:
Это действительно > 0,2 пересчета не требуется.
Выражение (2.2) применительно к нагреву стали до 1200 0С значительно упрощается:
(2.4)
где К - коэффициент (выбирают по прил. 4[1]), D2I = D2 - ? - расчетный диаметр, м; D2 - истинный диаметр заготовки, м;