Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Электротехнология

Диссертационная работа:

Алференок Артем Александрович. Разработка индукционной канальной печи с управлением движением расплава в канале : диссертация ... кандидата технических наук : 05.09.10 / Алференок Артем Александрович; [Место защиты: Моск. энергет. ин-т].- Москва, 2009.- 148 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/2557

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Основные обозначения 4

Введение 6

1. История развития, основные особенности и задачи, решаемые при
проектировании ИКП 8

1.1. Принцип действия, конструкция и физические процессы, происходящие

в ИКП 8

  1. Развитие и современное состояние теоретических и экспериментальных знаний об ИКП 13

  2. Постановка задач и целей работы 24

2. Описание модели для расчета электромагнитных параметров ИКП 25

  1. Уравнения, описывающие электромагнитное поле в ИКП 25

  2. Принцип метода конечных элементов 28

  3. Составление аппроксимирующих выражений 29

  4. Интегральная форма системы дифференциальных уравнений 30

  5. Построение системы алгебраических уравнений 34

  6. Алгоритм расчета системы линейных алгебраических уравнений 39

  7. Граничные условия 40

  8. Расчет интегральных параметров ИКП 42

  9. Выводы по главе 44

3. Описание модели для расчета гидродинамических и тепловых параметров
ИКП 45

3.1. Уравнения движения и теплопереноса жидкости 45

  1. Закон сохранения массы 46

  2. Сохранение свойств частиц жидкости 47

  3. Уравнение переноса импульса 48

  4. Уравнение переноса энергии 50

  1. Уравнения Навье-Стокса для ньютоновской жидкости 52

  2. Дифференциальная и интегральная форма уравнений переноса 55

  3. Турбулентность и ее моделирование 56

  1. Усредненные по времени уравнения Навье-Стокса 59

  2. Модели турбулентности 63

  3. k-є модель турбулентности 65

  4. Выводы по главе 69

4. Исследование тепломассопереноса в ОИЕ 70

  1. Постановка задач 70

  2. Проверка адекватности компьютерной модели ОИЕ 71

  3. Исследование влияния формы канала на тепломассоперенос в ОИЕ печи ИЧКМ-16 82

  4. Выводы по главе 96

5. Исследование тепломассопереноса в СИЕ 97

  1. Постановка задач 97

  2. Проверка адекватности компьютерной модели СИЕ 98

  3. Исследование влияния формы каналов и схемы питания индукторов на тепломассоперенос в СИЕ печи ИЧКМ-40 110

  4. Выводы по главе 133

Заключение 134

Список литературы 135

Приложение 140

Основные обозначения В - магнитная индукция, Т Е - напряженность электрического поля, В/м Н - напряженность магнитного поля, А/м А - магнитный векторный потенциал, Вб/м V - электрический скалярный потенциал, В J - плотность тока, А/м її - ток в индукторе, А 12 - ток в расплаве, А w - число витков индуктора Р - мощность, Вт Т - температура, С

АТтах - максимальный перегрев расплава в канале, С U - средняя локальная скорость течения расплава, м/с U0 - скорость транзитного течения в канале, м/с а - удельная электропроводность, См/м |10 = 4тг 10" - магнитная постоянная, Гн/м ц.г - относительная магнитная проницаемость ср - удельная теплоемкость, Дж/(кг-С) v - кинематическая вязкость, м2/с р - коэффициент линейного расширения, С'1 р - плотность, кг/м

g - ускорение свободного падения, м/с р - давление, Па f — частота, Гц

со = 2;rf - угловая частота, рад/с X - коэффициент теплопроводности, Вт/(м-С) Фф - угол сдвига фаз токов индукторов, эл. град. Аэ - глубина проникновения электромагнитной волны в расплав, м t - время, с

х, у, z - координаты декартовой системы координат, м

q - тепловой поток через поверхность, Вт/м

LK - длина канала, м

hK - высота поперечного сечения канала, м

Ьк — ширина поперечного сечения канала, м

SK = hK- bK - площадь поперечного сечения канала, м

VK = SK- LK - объем канала, м

j = V^T - мнимая единица

к - удельная турбулентная кинетическая энергия, м /с є - диссипация турбулентной кинетической энергии, м /с т - тензор вязких напряжений, Па h - удельная энтальпия, м /с

Введение к работе:

Согласно принятой Правительством РФ 29 мая 2007 года «Стратегии развития металлургической промышленности России до 2015 года» в 2006 году в России было произведено 991 млрд: кВт-ч электроэнергии. Промышленное потребление электроэнергии составило 353 млрд. кВт-ч, потребление электроэнергии: металлургией - 113 млрд. кВт-ч или 32 % от общепромышленного электропотребления; Примерно половина этошэнергии была израсходована на создание технологического тепла; в котором» плавка и хранение расплава в индукционных печах имеют значительную долю.

Преимущества использования электроэнергии для, плавки и.хранения тепла, в металлах заключаются; во-первых, в; точном? дозировании подводимой энергии, а* во-вторых,, в принципе электромагнитной индукции, когда-тепло выделяется непосредственно внутри?нагреваемого изделиям При? этом исключается нежелательныйшокальный;перегрев расплава^приводащиш к большим потерям металла-вследствие угара: Поэтому образование золы: в: индукционных печах' происходит; в гораздо меньшей степени^ чем- в. печах, работающих на. горючем топливе; Если; принять во внимание угар, шум? и тепловую нагрузку на персонал, которые имеют место при сжигании твердого топлива, то преимущества индукционных печей с экологической

ТОЧКИ ЗреНИЯ ОЧеВИДНЫ:

Другое достоинство индукционной плавки заключается в том; что электрический ток вызывает в расплаве не только джоулево тепло; но и электромагнитные силы. Благодаря этим силам в расплаве возникают интенсивные течения, способствующие выравниванию химического состава и температуры, в расплаве. Однако, интенсивное течение расплава в индукционных печах может приводить к сильному износу огнеупорного слоя

футерОВКИ ПеЧИ;

Сравнение КПД? работающих на твердом топливе и индукционных печей трудно провести из-за различного принципа действия. Приблизительно можно считать, что КПД этих двух типов печей одинаков. Производственно-

экономическое сравнение работающих на твердом топливе и индукционных печей является сложной задачей, т. к. должны приниматься во внимание специфические вопросы работы и обслуживания печей. Например, при выборе печи на твердом топливе должны учитываться региональные цены на твердое топливо. Возможность семидневной рабочей недели при круглосуточной работе печи делает предпочтительным выбор индукционной печи, т. к. в этом случае можно производить плавку в ночные часы, когда действует льготный тариф на электроэнергию, а в дневное время осуществлять разливку и хранение расплава, расходуя значительно меньше электроэнергии. Такое производство имеет смысл, если требуется ежедневно плавить большое количество металла.

В последнее время в литейном производстве все чаще отдается предпочтение индукционным печам. Это связано, прежде всего, с возросшим вниманием к экологии, а таюке с производственно-экономическими причинами.

В сравнении с индукционной тигельной печью (ИТП) индукционная канальная печь (ИКП) имеет более высокие электрический КПД и коэффициент мощности. Особенности конструкции обеспечивают лучшую теплоизоляцию индукционной канальной печи, поэтому этот тип печей уже давно применяется в качестве агрегата для перегрева и выдержки металла в расплавленном состоянии. В качестве плавильного агрегата индукционная канальная печь применяется значительно реже, т. к. ее удельная мощность ограничена. Несмотря на более высокое тепловое сопротивление стенок ванны ИКП, для расплавления металла в ней требуется больше времени, поэтому тепловой КПД у ИКП меньше, чем у ИТП. Повышение удельной мощности ИКП позволило бы расширить области их применения и использовать эти печи в качестве плавильного агрегата.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net