РП1. Классификация металлургических печей

• Название: Классификация металлургических печей
• Дата: 11.04.2023
• Размер: 7.57 Mb.
• Имя файла: bibliofond_553642.rtf
• Тип: Документы; #1052922
• страница: 3 из 3

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
G_охл = 0,24 · P_охл ·10^-6/(t_вых - t_вх) = 0,24 · 274046·10^-6/(45-15) = 21,92·10^-4 м³/с,
где t_вх - температура воды на входе в индуктор (при охлаждении водопроводной водой 15⁰С ≤ t_вх ≤ 25⁰С, при замкнутом цикле охлаждения 15⁰С ≤ t_вх ≤ 35⁰С); t_вых - температура воды на выходе из индуктора, t_вых ≤ 50⁰С (при замкнутом цикле t_вых ≤ 65⁰С).

При этом нижняя граница t_вх 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 S_тр = a¹ · b¹.


Рис. 2.2. Эскиз поперечного сечения трубки индуктора.
Толщина стенки (δ₁=3мм) и ширина трубки (b=14мм) определены выше (см. рис. 2.1). На основании этих значений внутренняя высота витка в радиальном направлении равна

a¹ = S_тр/(b - 2 δ₁) = 14,6/(1,4 - 0,6) = 18,25 см, (2.44)
внешняя высота трубки
а = a¹ + 2 δ₁ = 18,25 + 2 · 0,3 = 18,85 см. (2.45)
Делаем проверку возможности отвода всей потерянной теплоты:
Р_отв = α_к ·(t_и - t̅_в)· F_охл. (2.46)
Здесь площадь охлаждения
F_охл = 4 d_тр.э ·D₁ ·ω = 4 · 0,043 · 1,275 · 65 = 14,26 м², (2.47)
средняя температура воды
t̅_в = (t_вых + t_вх)/2 = (15+45)/2 = 30⁰C,
температуру индуктора принимаем t_и = 50⁰С (t_и не должна превышать 60⁰С).

Для нахождения коэффициента теплоотдачи конвекцией α_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 t̅_в=30⁰С). При Re_в > 10000^* критерий Нусельта

(2.48)
При 30⁰С, по прил. 10[1], Pr = 5,5.

Тогда

Отсюда

(λ_в - коэффициент теплопроводности воды при t̅_в=30⁰С, по прил. 10[1]),
Р_отв = 6438·(50-30)· 14,26 = 183,6·10⁴ Вт.

Р_отв > Р_охл,
т.е. отвод теплоты будет обеспечен.

Охлаждение индуктора чаще всего осуществляется подводом воды из магистрали. В этом случае перепад давления _ΔР на входе и выходе из индуктора не должен превышать 202,6 кН/м².

Проверяем перепад давления по длине трубки, Н/м²:
(2.49)
где λ_тр = 0,316/Re_в^0,25 - коэффициент трения, λ_тр = 0,316/801242^0,25 = 0,011; К_ш- коэффициент, учитывающий шероховатость внутренней поверхности трубки (К_ш=2÷3), примем К_ш=2,5; φ_пов - коэффициент сопротивления поворота (см. прил. 12[1]) (при D₁/D_тр.э=1,275/0,043=29,7; φ_пов=7,89·10^-2); плотность воды ρ_в = 1·10³ кг/м³.

При этих данных имеем


_ΔР < _ΔР_крит, т.е 193 < 202,6 кН/м².
Число секций охлаждения оставляем прежним, m = 1.
Список используемой литературы
1. Индукционные печи: методические указания. Расчет индукционных нагревательных установок для сквозного нагрева.

2. Тымчак В.М. Конструирование и расчет нагревательных и термических печей. М.: Металлургия, 1984. - 442 с.

3. Н. И. Фомин, Л. М. Затуловский. Электрические печи и установки индукционного нагрева. - М.: Металлургия, 1979.

4. Свенчанский А.Д. Электрические промышленные печи. М: Металлугиздат, 1975.

. А. А. Простяков, А. Б. Кувалдин. Индукционные нагревательные установки, M., 1970.