Расчет и проектирование индукционной печи для плавки бронзы на 500 кг

 

8. Внутренний диаметр индуктора, м.

dв= d0 +2(s1 + s2)

dв= 4,39 + 2(0,66 + 0,005) = 5,72 м.

 

9. Полезная тепловая мощность печи, кВт.    Теоретический

расход энергии для  бронзы 215 кВт·т/ч

Рпол= Wтеор·П´,

где Wтеор – теоретический удельный расход энергии для расплавления металла , кВт·ч/т;

       П´ - плавильная производительность  печи, т/ч,

       П´= П = 11(0,2  + 1,7 + 0,3 + 0,067)/1,7 = 14,67

       Рпол = 215 · 14,67 = 3154 кВт

 

10. Полезная активная мощность печи, кВт.

Рм= Рпол/ ŋтерм

где ŋтерм – термический  КПД печи. Принимаем ŋтерм=0,7.

Рм= 3154/0,7 = 4505 кВт

 

11. Висота индуктора,м. При промышленной частоте тока  индуктор размещают ниже уровня метала. Примем высоту индуктора на 15% меньше высоты  металла в тигле, т.е.

hи=0,7· hм

hи= 0,7 · 6,6 = 4,62 м

 

12.  Глубина проникання тока в металл, м;

,

где f – частота тока, питающего индуктор, Гц.

= 0,03 м

 

13.  Напряженность магнитного поля в индукторе, А/м.

,

где ks – коэффициент, учитывающий самоиндукцию и взаимоиндуцию между индуктором и металлом, ks=0,9.

     Ам – поправочный коэффициент активной мощности.

Так как d0/Δ = 4,39/0,03 = 146, то Ам = 0,99. Тогда

= 98240 А/м

 

14.  Реактивная мощность, выделяющаяся в металле, квар.

,

где Rм – поправочный коэффициент реактивной мощности

= 4550 квар

 

15.  Реактивная мощность, выделяющаяся в зазоре между металлом и

индуктором , квар.

 = 265513 квар.

     

16. Толщина стенки трубки индуктора, мм.

· 0,03 = 39 мм

 

17.  Потери активной мощности в индукторе, кВт.

,

где ρИ – удельное электросопротивление материала индуктора, Ом·м;

      µИ – относительная магнитная проницаемость материала индуктора;

      АИ – поправочный коэффициент активной мощности;

       kЗ.И. – коэффициент заполнения индуктора. Принимаем kЗ.И. = 0,7.

= 7246 кВт.

 

18.  Реактивная мощность, выделяющаяся в индукторе, квар.

,

где RИ – поправочный коэффициент реактивной мощности, учитывающий кривизну индуктора.

= 5855 квар.

 

19.  Общая активная мощность, кВт.

Р = Рм  + Ри

Р = 4505 +7246 = 11751 кВт

 

20.  Общая реактивная (индуктивная) мощность, квар.

Q = Qм + Qз +Qи

Q = 4550+ 265513 + 5855= 275918,

 

21.  Полная мощность системы индуктор – металл, кВ·А.

276168 кВ·А 

22. Сила тока в индукторе, А. Печь подключают к трансформатору с максимальным напряжением 2430 В, плавности регулирования достигают переключением на различные ступени (10 ступеней).

I = 10³S/UИ,

где UИ – напряжение в индукторе, В.

I = 10³·276168/2430 = 113649 А.

23. Число витков в индукторе

n = Hhи/I

n =98240·4,62/113649 = 13,99

Принимаем n = 4

 

24.  Шаг витка индуктора, м.

hвит = hи/n

hвит = 4,62/4 = 1,1

 

25.  Высота трубки индуктора, м.

hтр = hвитkз.и

hтр = 1,1·0,7 = 0,77 м.

 

26.  Толщина изоляции между витками, м.

hизол =hвит – hтр,

hизол = 1,1 – 0,77 = 0,33 м.

 

27.  Напряжение тока между витками индуктора, В.

Uвит = Uи /n

Uвит =2430/4 = 607,5 В.

 

28.  Напряжение на 1 см изоляции между витками, В

·607,5/4 = 60,75 В.

 

29.  Ширина трубки индуктора. Принимаем трубку квадратного сечения 70×70 мм со стенкой толщиной 16 мм. Площадь поперечного сечения трубки для электрического тока 3456 мм².

Плотность тока 113649:3456 = 3,9А, что допустимо.

 

30.  Коэффициент мощности печи.

cosφ = P/S

cosφ = 11751/276168 = 0,04

 

31.  Емкость конденсаторной батареи. Напряжение на конденсаторе при-нимаем равным напряжению высшей ступени трансформатора 2430 В.

,

где - напряжение в конденсаторе, В.

= 148812 мкФ

 

32.  Общая площадь поперечного сечения магнитопровода. Индукция в магнитопроводе 1Вб/ м², тогда

,

где В – индукция в  магнитопроводе

= 1,8 м².

 

33.  Площадь поперечного сечения одного магнитопровода.

F´МГ =

,

где Nмг – число пакетов магнитопровода вокруг индуктора, Nмг=24 .

F´МГ = 24 = 75 см²

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

В результате выполнения курсового проекта был проведен технологический последовательный расчет индукционной тигельной  печи для плавки бронзы 500 кг. Подробно рассмотрены и подобраны такие параметры как удельное электросопротивление бронзы, относительная магнитная проницаемость, полезная активная мощность печи.

Исходя, из оценки технико-экономической  эффективности данного технологического процесса, плавка бронзы до 500 кг в индукционной тигельной печи является выгодным вариантом.