Разработка проекта индукционной тигельной печи промышленной частоты емкостью 12 тонн - Курсовая работа

Характеристикой магнитного поля служит также напряженность Н магнитного поля (А/м). Количество энергии, передаваемое магнитным полем, связано с магнитным потоком. В однородном магнитном поле магнитный поток равен произведению магнитной индукции на площадь: Вокруг прямолинейного проводника при протекании по нему переменного электрического тока возникает изменяющееся во времени (по величине и направлению) магнитное поле. Силовые линии этого поля представляют собой концентрические окружности, центр которых расположен на оси проводника. Наиболее плотно силовые линии магнитного поля расположены около проводника.Тигельные индукционные печи применяют главным образом для плавки высококачественных сталей и других специальных сплавов, требующих особой чистоты, однородности и точности химического состава, что недостижимо при плавке в пламенных и дуговых печах. в настоящее время тигельные индукционные печи повышенной и промышленной частоты широко применяют за рубежом для плавки обычных тяжелых и легких цветных металлов и их сплавов в производствах с периодическим режимом работы и широким ассортиментом выплавляемых сплавов, а также для плавки сильно загрязненной шихты с большим содержанием стружки или сплавов, требующих модифицирования, поскольку в канальных печах наличие каналов затрудняет перевод печей с плавки одного сплава на другой, и в то же время флюсы и модифицирующие соли, а также грязная мелкая шихта способствуют зарастанию каналов. В основе работы тигельной печи лежит трансформаторный принцип передачи энергии индукцией от первичной цепи ко вторичной. Печь представляет собой плавильный тигель, как правило, цилиндрической формы, выполненный из огнеупорного материала и помещенный в полость индуктора, подключенного к источнику переменного тока В тигельной печи первичной обмоткой служит индуктор, обтекаемый переменным током, а вторичной обмоткой и одновременно нагрузкой - сам расплавляемый металл, загруженный в тигель и помещенный внутрь индуктора. • Возможность полного слива металла из тигля и относительно малая масса футеровки печи, что создает условия для снижения тепловой инерции печи благодаря уменьшению тепла, аккумулированного футеровкой. Затем печь переключают на более высокую ступень напряжения и расплавляют металл, загружаемый в печь, или в печь заливают жидкий металл из другой печи.Вместимость тигля ИЧТ-12, m0=12000 кг=12 т, определяем геометрические размеры системы «индуктор-металл»: Полезный объем тигля определяется по формуле: По графикам (рис.1) определяются коэффициенты и при Средний внутренний диаметр тигля определяется по выражению: Высота загрузки определяется по выражению Высота индуктора определяется по выражению Толщина футеровки в среднем сечении тигля определяется по выражениюГлубина проникновения тока в материал загрузки определяется по выражению Расчет ведется в горячем состоянии, поэтому Расчет глубины проникновения тока в материал индуктора, значение удельного сопротивления индуктора принимается , Т.к. то и расчет активного и внутреннего сопротивлений загрузки можно проводить по Значение коэффициента заполнения индуктора принимаемРасчет значения активной мощности печиРасчет ориентировочной высоты индуктирующего витка, коэффициент заполнения индуктора принимаем Определяем толщину стенки медной водоохлаждаемой трубки индуктора Тепловые потери через стенку тигля определяем по формуле Определяем потери через стенку по формуле: Определяем внешние диаметры слоев футеровки стены тигля, м: D1=1,2 2*0,123=1,45м; Приняв температуру охлаждающей воды в индукторе Тв=293 К, определим типовые потери через футеровку стены тигля: Принятые значения температуры Т1 по границам слоев проверяем аналитически по тепловому потоку Фст с учетом соответствующего теплового сопротивления Rt: Т1=1673-44000*0,029=397 К;Плотность при температуре разливки Удельное сопротивление чугуна в холодном состоянии Удельное сопротивление чугуна при температуре потери магнитных свойств Удельное сопротивление чугуна перед сплавлением кусков кокса Удельное сопротивление чугуна при температуре разливкиВыбираем из ряда рекомендованных частот частоту f=500ГцПотери в токоподводе примем принимаем равными 5% от мощности источника Расчет мощности, потребляемой от источникаВ данной курсовой работе я изучили устройство, конструкцию и принцип работы индукционной тигельной печи.

Содержание

Введение

1. Описание индукционной печи

2. Принцип работы

3. Определение геометрических размеров «индуктор металл

2.1 Расчет параметров системы индуктор-загрузка

2.2 Расчет числа витков индуктора

3. Тепловой расчет печи ИЧТ-12

4. Электрический расчет

4.1 Расчет частоты источника питания

5. Составление энергетического баланса

Заключение

Список используемой литературы

Индукционные плавильные печи имеют индуктор - катушку, подключаемую к сети переменного тока. При протекании по катушке тока в окружающем ее пространстве возникает переменное электромагнитное поле. При воздействии переменного поля на металлические тела последние нагреваются. Скорость нагрева зависит от теплофизических свойств нагреваемого металла и параметров магнитного и электрического поля.

Основной физической характеристикой магнитного поля является магнитная индукция В, Тл. Характеристикой магнитного поля служит также напряженность Н магнитного поля (А/м). Магнитная индукция и напряженность поля связаны между собой соотношением: ;

где m- магнитная проницаемость вещества. m0- абсолютная магнитная проницаемость, равная .

Количество энергии, передаваемое магнитным полем, связано с магнитным потоком. В однородном магнитном поле магнитный поток равен произведению магнитной индукции на площадь:

Вокруг прямолинейного проводника при протекании по нему переменного электрического тока возникает изменяющееся во времени (по величине и направлению) магнитное поле. Силовые линии этого поля представляют собой концентрические окружности, центр которых расположен на оси проводника. Наиболее плотно силовые линии магнитного поля расположены около проводника. Здесь магнитное поле имеет наибольшую напряженность. Напряженность магнитного поля в пространстве вокруг проводника:

где I- сила тока в проводнике, А;

R- расстояние от оси проводника, м.

При значительном расстоянии между двумя прямолинейными проводниками их магнитные поля практически не взаимодействуют между собой. Однако, если расстояние между проводниками мало, их магнитные поля влияют друг на друга. Если вектора магнитной индукции полей имеют одинаковое направление, то взаимодействие полей приводит к увеличению магнитной индукции суммарного поля. Если направление векторов противоположно, то результатом взаимодействия полей будет уменьшение магнитной индукции поля.

Изменение магнитного поля всегда сопровождается появлением электрического поля. Интенсивность электрического поля Е. Силовые линии электрического поля расположены в плоскости, перпендикулярной к силовым линиям магнитного поля. Силовые линии электрического поля замкнутые, т.е. возникающее электрическое поле является вихревым. Такое поле вызывает в теле движение электронов по замкнутым траекториям и приводит к возникновению электродвижущей силы. В контуре, расположенном в проводящей среде, ЭДС вызывает электрический ток. ЭДС не зависит от рода вещества и его физического состояния, а зависит от магнитного потока и скорости его изменения.

Значение наведенного в теле электрического напряжения:

где f- частота тока, питающего индуктор, Гц;

Ф- максимальное значение магнитного потока, Вб.

Таким образом, если в переменное магнитное поле поместить предмет, то в нем возникают вихревое электрическое поле. Возникающий электрический ток называют вихревым, или током Фуко.

В данной курсовой работе я изучили устройство, конструкцию и принцип работы индукционной тигельной печи. Определил геометрические размеры “индуктор-металл”, сделал электрический расчет, а также тепловой расчет печи ИЧТ-12, составил энергетический баланс.

1. Г.П. Долотов, Е.А. Кандаков «Печи и сушила литейного производства», издание третье, Москва «Машиностроение» 1990г.

2. А.В. Егоров «Расчет мощности и параметров электроплавильных печей» Москва МИСИС 2000 г.

3. А.Д. Свенчанский «Электрические промышленные печи, энергия». Москва. 1975 г.

Размещено на .ru