• RU
  • icon На проверке: 7
Меню

Печь индукционная тигельная ИАТ-6

  • Добавлен: 29.07.2014
  • Размер: 280 KB
  • Закачек: 1
Узнать, как скачать этот материал

Описание

Курсовой проект индукционной тигельной печи для плавки алюминия емкостью 6 т. В составе: пояснительная записка (pdf) и 3 листа А1

Состав проекта

icon
icon ИАТ-6 записка.pdf
icon Чертеж1 ИАТ-6-13.cdw
icon Чертеж2 ИАТ-6-13.cdw
icon Чертеж3 ИАТ-6-13.cdw

Дополнительная информация

Контент чертежей

icon ИАТ-6 записка.pdf

Расчет индукционной тигельной печи для плавки алюминия
Емкость тигля М 6000 кг
Длительность плавки п 3
Длительность разливки и загрузки
Плотность жидкого алюминия
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ИНДУКЦИОННОЙ ПЕЧИ
1 ГЕОМЕТРИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
Определение основных размеров тигля.
Коэффициент представляющий собой отношение высоты расплава к диаметру тигля в среднем сечении d2
Внутренний диаметр тигля м
Высота расплава в тигле м
h2 K1 d2 1.5 1.29 1.93
Толщину футеровки в среднем сечении тигля можно определить по формуле
Высота тигля с учетом мениска условий загрузки шихты и других факторов м
hт 1.3 h2 1.3 1.93 2.51
Внутренняя поверхность тигля делается конуснойугол междуобразующей и осью тигля устанавливается
равным 2 5 °. Наружная поверхность тигля цилиндрическая. Между тиглем и индуктором помещаем
изоляционный слой из листового асбеста толщиной 0005 0015 мм.
Для печи емкостью М 6000 кг принимаем и 0.01 мм
Наружный диаметр тигля м
dт d2 2 bф 1.29 2 0.13 1.54
Внутренний диаметр индуктора м
d1 dт 2 и 1.54 2 0.01 1.56
Расположение индуктора по высоте тигля зависит от частоты питающего тока. Минимальная частота - от
внутреннего диаметра и агрегатного состония загружаемого в печь материала.
Для расчета принимаем:
Ом*м - удельное сопротивление шихты
dш 0.4 м - размер шихты
Гн - относительная магнитная проницаемость шихты
При плавке кусковой шихты минимальная частота определяется по формуле Гц:
Частота выбирается из стандартного ряда 50 150 250 500 1000 2400 4000 8000 10000
Принимаем частоту тока равной частоте
h1 1.1 h2 1.1 1.93 2.12
2 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ПЕЧИ
После определения основных размеров тигля рассчитываем мощность тепловых потерь печи
Температуру внутренней поверхности тигля принимаем равной температуре жидкого металла
Температуру на границе набивки и асбестового слоя принимаем равной температуре o C
Средняя теплопроводность набивной футеровки тигля Втм*К
Температуру снаружи асбестового слоя принимаем равной температуре oC
Средняя теплопроводность асбестовой изоляции Втм*К
Определим мощность тепловых потерь через боковую поверхность тигля Вт
Найдем мощность тепловых потерь излучением с зеркала ванны через крышку тигля Вт
Определим площадь открытого окна. Для круглой крышки тигля м2
Определим коэффициент дифрагмирования по рис. 1.3
Принимаем что коэффициент излучения абсолютно черного тела С 5.77 Втм2* К4
степень черноты расплава 0.45 тогда
Найдем мощность тепловых потерь через крышку печи Вт
Температуру внутренней поверхности крышки принимают на 100 150° ниже температуры расплава.
tвн.кр tвн 100 600 o C
Коэффициент теплоотдачи конвекцией к окружающему воздуху
Толщину крышки примем равной толщине боковой стенки тигля тогда
Средний диметр подины тигля м
Принимаем температуру окружающего волзуха tв 20 оС
Подина состоит из 3-слоев.
слой - набивная футеровка из огнеупорного бетона Толщина П1 1.5 bф 0.19 м температура
наружная tн1 400 o C
слой - слой асбоцемента. Толщина слоя П2 bф 0.13 м
слой - асбестовая изоляция. Толщина слоя и 0.01 м
Средняя теплопроводность асбоцемента Втм*К
Тогда мощность тепловых потерь через подину тигля Вт
При расчете суммарных потерь примем коэффициент неучтенных потерь равным н 1.15
Суммарная мощность тепловых потерь Вт
Pт.Σ н Pт.б Pт.п Pт.к
Найдем массу единовременного слива металла.
При загрузке печи твердой шихтой в тигле оставляют часть жидкого металла для улучшения начального
прогрева шихты (остаточная емкость). Принимаем относительную остаточную емкость при плавке
малогабаритной шихты m0 0.7 . Тогда масса единовременного слива металла кг
Mc М 1 m0 6000 ( 1 0.7 ) 1800
Средняя удельная теплоемкость шихты в интервале температур от начальной температуры tш 20 o C до
температуры плавления tпл 658 o C Сш 1.24 кДжкг*К
Средняя удельная теплоемкость расплава в интервале температур от температуры плавления до
температуры перегрева tп 700 o C Сж 1.256 кДжкг*К
Теплота плавления шихты. Для алюминия qпл 386.86 кДжкг
Полезная мощность печи кВт
Mc Сш tпл tш Сж tп tпл qпл
00 [ 1.24 ( 658 20) 1.26 ( 700 658) 386.86 ]
Активная мощность потребляемая нагрузкой кВт
Определяем удельную мощность проектируемой печи Вткг
При плавке алюминия электрический КПД печи э 0.6 тогда
Полученное значение Ру сравниваем с предельным значением удельной мощности Руп
Его определяем по формуле:
Полученное значение Ру не превышает Руп поэтому расчет выполнен правильно
3 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПЕЧИ
Расчет выполняют обычно для горячего режима и нормального заполнения тигля когда весь металл
находится в расплавленном состоянии.
Принимаем удельное сопротивление меди из которой изготовлен индуктор равным ρ1 2 10 Ом*м
Тогда глубина проникновения тока в металл индуктора м
Принимаем удельное сопротивление тигля равным ρ2 24 10 Ом*м
Значение относительной магнитной проницаемости принимаем равным z2 1 Гнм.
Тогда глубина проникновения тока в материал загрузки м
Относительный радиус загрузки (характерный поперечный размер)
Принимаем значение коэффициента заполнения индуктора k3 0.85
Активное сопротивление индуктора Омвиток2 при условиичто толщина внутренней стенки трубки
больше Δ1. Обычно принимаем толщину трубки не меньше чем 15Δ1
А` - вспомагательная функция от R2. Если R2 >16 то функция определяется по формуле:
Активное сопротивление загрузки Омвиток2
Cдвиг фаз между напряженностями электрического и магнитного полей в металле индуктора при
Тогда внутреннее реактивное сопротивление индуктора Омвиток2
В - вспомагательная функция от R2. Если R2>16 то функция принимается равной
Тогда внутреннее реактивное сопротивление загрузки Омвиток2
Реактивное сопротивление рассеивания Омвиток2
Определяем реактивное сопротивление пустого индуктора Ом.
Для этого определяем поправочный коэффициент учитывающий концевые эффекты короткого
индуктора. По рис. 1.5 при
Реактивное сопротивление обратного замыкания Омвиток2
Коэффициент привидения параметров загрузки к цепи индуктора:
Приведенное активное сопротивление загрузки Омвиток2
r'2 Cц r2 0.756 64.505 10
Приведенное реактивное сопротивление загрузки Омвиток2
Эквивалентное активное сопротивление индуктор-загрузка Омвиток2
Эквивалентное реактивное сопротивление системы индуктор-загрузка Омвиток2
xэ x1в x'2 17.081 10
Активное сопротивление системы индуктор-загрузка Омвиток2
Электрический КПД индуктора
Коэффициент мощности индуктора с загрузкой
5826819329480024E-05
Полученное значение сравниваем с оптимальным для стандартной печи.
Активная мощность индуктора кВт
Полученное значение сравнивается с табличным. Т.к. полученное значение не превышает таблчиное
делаем выводчто расчет верен
По активной мощности индуктора и частоте тока выбираем источник питания причем его мощность
должна быть больше Ри на 5 10% поскольку он должен покрывать потери в токопроводах и
Число витков индуктора шт
Принимаем допустимый перепад напряжения на высоте индуктора Вм
Тогда минимальная допустимая толщина изоляции между витками мм
Ориентировочная высота индуктирующего витка
По сортаменту выпускаемых промышленностью трубок выбираем трубку прямоугольного
Определяем поперечное сечение мм2 :
Sвнутр ( A 2 S) ( B 2 S) ( 60 2 6) ( 40 2 6) 1344
Sм Sнар Sвнутр 2400 1344 1056
Таким образом. фактическая высота витка индуктора м
Уточняем высоту индуктора м
Активное сопротивление системы индуктор - загрузка Ом
Рективное сопротивление системы индуктор - загрузка Ом
Полное сопротивление системы индуктор - загрузка Ом
Линейная плотность тока в индукторе Ам
Плотность тока по сечению трубки индуктора Амм2
При водяном охлаждении меди плотность тока не должна превышать 20 Амм2.
Для увеличения коэффициента мощности cosφ путем компенсации реактивной индуктивной мощности
применяют конденсаторные батареи.
Реактивная мощность индуктора кВар;
Тогда емкость конденсаторной батареи мкФ:
4 РАСЧЕТ МАГНИТОПРОВОДА
Расчет магнитопровода заключается в определении числа пакетов их поперечных размеров и потерь
энергии в них. Магнитопровод выполняется из листовой электротехнической стали толщиной 035мм;
C целью упрощения конструкции магнитопровод набирают из отдельных шихтованных пакетов
прямоугольной формы. Высота магнитопровода принимается обычно несколько больше (102 105)h1
Принимаем hм 1.03 h'1 1.03 2.12 2.18 м
Находим число пакетов магнитопровода. Оно может быть как четным так нечетным.
Для этого находим внутренний диаметр магнитопровода
d1 1.56 м - внутренний диаметр индуктора.
bви 0.04 м - радиальный размер витка индуктора. Для прямоугольных трубок равен размеру стороны
трубки лежащей горизонтально.
ми 0.01 м - толщина изоляционных прокладок между индуктором и магнитопроводом.
Тогда внутренний диаметр магнитопровода будет равен м;
dм d1 2 bви ми 1.555 2 ( 0.04 0.01 ) 1.655
Число пакетов магнитопровода определяется по формуле:
Найдем полное сечение одного пакета.
Для этого примем следующие значения:
Вм 1 Тл – магнитная индукция в магнитопроводе.
Для холоднокатаной стали В м=10 15 Тл
Кс 0.91 – коэффициент учитывающий толщину изоляции. (при лаковом покрытии Кс=09 093).
Тогда полное сечение одного пакета м2
Определим электрические потери в пакете магнитопровода.
ρс 7650 – плотность сталикгм3. ( для холоднокатаной стали)
Рст 0.7 Вткг – удельные потери в стали на вихревые токи и гистерезис. (зависит от марки стали
магнитной индукции и частоты тока. Определяем по рис. 6 – 28 [1]).
Тогда электрические потери в пакете магнитопровода кВт:
Определим суммарные электрические потери в магнитопроводе.
Принимаем Кд 1.5 – коэффициент дополнительных потерь (11 20).
Тогда суммарные электрические потери в магнитопроводе кВт
Рпм Р'пм mп Кд 1.03 14 1.5 21.68
5 ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛЛАНС УСТАНОВКИ
Электрические потери в индукторе кВт:
Электрические потери в магнитопроводе кВт:
Потери в конденсаторной батарее кВт:
tg 0.003 – тангенс угла потерь в конденсаторах (00025 00045).
Рпк Pр tg 6235.4052 0.003 18.7062
Потери в источнике питания кВт:
тр 0.92 – коэффициент полезного действия трансформатора (091 0925)
Энергетические потери установки кВт:
Рпэ Рпи Рпм Рпк Рип 89.78 21.68 18.71 31.05 161.21
Активная мощность потребляемая от сети кВт:
Р Pи Рпэ 357.09 161.21 518.3
Общий КПД установки:
В данном курсовом проекте была расчитана индукционная тигельная печь для выплавки алюминия
Номинальная емкость печи М 6000 кг
Номинальное напряжение на индукторе Uи 2500 В
Внутренний диаметр тигля d2 1.29 м
Емкость конденсаторной батареи s 317.57 мкФ
Наружный диаметр тигля dт 1.54 м
Число пакетов магнитопровода mп 14 шт
Высота тигля hт 2.51 м
Частота тока индуктора fп 500
Число витков индуктора
Высота магнитопровода hм 2.18 м
Активная мощность потребляемая от сети Р 518.3 кВт:
Высота индуктора h'1 2.12 м
Удельная мощность печи Pу 94.69 Вткг
Ток индуктора Iи 2416.6 А
Общий КПД установки 0.4
Электротермическое оборудование: Справочник Под ред. А.П.Альтгаузена. - М.: Энергия 1980. - 416 с.
Индукционные тигельные печи: Учебное пособие. 2-е изд. перераб. и доп. .И.Иванова
Л.С.Гробова Б.А.Сокунов С.Ф.Сарапулов. Екатеринбург: Изд-во УГТУ - УПИ 2002. 87 с.
Фомин Н. И. Электрические печи и установки индукционного нагрева Н. И. Фомин Л. М.
Затуловский М.: Металлургия. -1979. 247 с.
Долотов Г. П. Печи и сушила литейного производства: Учебник для техникумов Г. П. Долотов Е. А.
Кондаков М.: Машиностроение 1990.-304 с.
Печи в литейном производстве. Атлас конструкций: Учебное пособие для вузов Под общ.ред. Б.П.
Благонравова М.: Машиностроение 1986.-592с.

icon Чертеж1 ИАТ-6-13.cdw

Чертеж1 ИАТ-6-13.cdw
Технические характеристики
Общий КПД установки 0
Удельная мощность печи 94
потребляемая от сети 518
Номинальное напряжение на индукторе 2500 В
Частота тока индуктора 500 Гц

icon Чертеж2 ИАТ-6-13.cdw

Чертеж2 ИАТ-6-13.cdw

icon Чертеж3 ИАТ-6-13.cdw

Чертеж3 ИАТ-6-13.cdw

Свободное скачивание на сегодня

Обновление через: 12 часов 37 минут
up Наверх