Особенности индукционной установки, предназначенной для нагрева или плавки материалов
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
>
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 ? - коэффициент теплопроводности воздуха, который выбираем из прил. 9 при средней температуре воздуха
Т = (Тм + Тф)/2 = (770,5 + 573) / 2 = 671,75 К.
По прил.9[1] ? = 6,5710-2 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 = 3,710-5 3,3105 = 12,21 В. (2.24)
Мощность, подведенная к индуктора,
Р = Рт/?и = 243022/0,58 =419003 Вт. (2.25)
Число витков индуктора
? = 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 ?из.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 ?из выражены в мм).
Делаем проверку:
?из = 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 = ?2 (r1 + r21) = ?2 rэ1 = 652 4,7710-6 = 210-2 Ом; (2.30)
xэ = ?2 хэ1 = 652 3,6710-5 = 0,16 Ом; (2.31)
Zэ = ?2 Zэ1 = 652 3,710-5 = 0,16 Ом. (2.32)
Сила тока в многовитковом индукторе
Iи = Iи1/? = 3,3105/65 = 5,1103 А. (2.33)
Активная мощность установки
Ра = Iи2 rэ = (5,1103)2 210-2 = 520200 Вт. (2.34)
Реактивная мощность установки
Рр = Iи2 хэ10-3 = (5,1103)2 0,1610-3 = 4161,6 квар. (2.35)
Коэффициенты полезного действия, характеризующие установку, будут следующими:
тепловой КПД
?т = Рт/Р? = 243022 / 299443 = 0,81, (2.36)
электрический КПД
?э = Р?/Ра = 299443 / 520200 = 0,58, (2.37)
полный КПД
? = ?т ?э = 0,810,58 = 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 27404610-6/(45-15) = 21,9210-4 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 = a1 b1.
Рис. 2.2. Эскиз поперечного сечения трубки индуктора.
Толщина стенки (?1=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 ?1) = 14,6/(1,4 - 0,6) = 18,25 см, (2.44)
внешняя высота трубки
а = a1 + 2 ?1 = 18,25 + 2 0,3 = 18,85 см. (2.45)
Делаем проверку возможности отвода всей потерянной теплоты:
Ротв = ?к (tи - t?в) Fохл. (2.46)
Здесь площадь охлаждения
Fохл = 4 dтр.э D1 ? = 4 0,043 1,275 65 = 14,26 м2, (2.47)
средняя температура воды
t?в = (tвых + tвх)/2 = (15+45)/2 = 300C,
температуру индуктора принимаем tи = 500С (tи не должна превышать 600С).
Для нахождения коэффициента теплоотдачи конвекцией ?к 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 t?в=300С). При Reв > 10000* критерий Нусельта
(2.48)
При 300С, по прил. 10[1], Pr = 5,5.
Тогда
Отсюда
(?в - коэффициент теплопроводности воды при t?в=300С, по прил. 10[1]),
Ротв = 6438(50-30) 14,26 = 183,6104 Вт.
Ротв > Рохл,
т.е. отвод теплоты будет обеспечен.
Охлаждение индуктора чаще всего осуществляется подводом воды из магистрали. В эт