Материал: gH4zNnoHVd

Критерий Рейнольдса характеризует соотношение силы инерции и силы внутреннего трения жидкости. Эти силы действуют на поток жидкости в двух противоположных направлениях. Если вязкостные силы внутреннего трения стремятся упорядочить течение жидкости и противостоять нарушению простых форм руслового потока, то инерционные силы, наоборот, усиливают неупорядоченность движения.

Поэтому проникающие в поток возмущения попадают под влияние двух противоположно направленных сил, одна из которых стремится их усилить, а другая – подавить. В зависимости от соотношения этих сил устанавливается ламинарный или турбулентный режим течения. С преобладанием сил внутреннего трения значение критерия Рейнольдса уменьшается, и, наоборот, с увеличением — возрастает. При некотором определенном значении Re, которое принято называть критическим, ламинарный режим нарушается и движение становится турбулентным. Критическое значение Re зависит от конкретных условий и определяется опытным путем. Для случая движения жидкости по прямой круглой трубе Reкp = 2300. При значениях критерия Рейнольдса меньших, чем 2300, обеспечивается устойчивый ламинарный режим движения жидкости. Ламинарный струйно-параллельный поток обусловливает молекулярный механизм взаимодействия движущейся жидкости со стенкой трубы. В условиях турбулентного режима перемещение жидкости наблюдается во всех направлениях, в том числе перпендикулярном стенке. Это порождает молярный механизм переноса, при котором интенсивность всех явлений резко возрастает.

Если критерий Re < 2300, то расход воды W1 необходимо увеличить до обеспечения Re > 2300.

Перепад давления по длине трубки ∆p1, Па:

первого рода kш; l1 – длина трубки индуктора. Шероховатость первого рода, так называемая зернистая шероховатость – худший вид шероховатости. Для дальнейших расчетов принимается, что kш = 3.

Длина трубки индуктора:

26

При питании индуктора водой от городского водопровода перепад давления не должен превышать ∆p1н = 2·105 Па.

В случае превышения давления ∆p1 > ∆p1н необходимо поделить индуктор по охлаждению на несколько секций ns1:

2.5.2 Расчет системы охлаждения холодного тигля Исходными данными для расчёта являются:

1.Электрические потери в боковых секциях холодного тигля P3e.

2.Потери мощности от расплава через гарнисаж в боковую стенку холодного тигля Pбок.

3.Потери излучением с поверхности ванны расплава Pизл.

4.Кинематическая вязкость воды μ ' .

5.Температура воды на входе t1.

6.Максимальная температура воды на выходе t2.

7.Коэффициент шероховатости первого рода kш.

8.Удельная теплоёмкость воды cv.

9.Толщина стенки трубки холодного тигля ∆b3.

Расход воды, требуемый для охлаждения индуктора:

W3 = Sb3v3 ,

где v3 – скорость охлаждающей воды; Sb3 – площадь отверстия трубки индуктора, по которому течет вода:

Минимальный расход воды необходимый для отвода мощности от боковых стенок холодного тигля находят из выражения:

где считается, что вся мощность излучения Pизл поглощается боковыми стенками холодного тигля.

27

Проверка на турбулентность осуществляется на основе критерия Рейнольдса Re3:

При расчёте общей длины трубок тигля принимается, что высота одной секции тигля a3 равна:

a3 = 2a2 .

Тогда общая длина трубок тигля равна: l3 = a3n3 .

В случае превышения давления ∆p3 > ∆p1н необходимо поделить холодный тигель по охлаждению на несколько секций ns3:

Результаты расчета системы охлаждения заносятся в таблицу 2.5.

28

Таблица 2.5

Результаты расчета охлаждения холодного тигля и индуктора

2.6 Описание конструкции установки Спроектированная установка для индукционной плавки в холодном

тигле состоит из печи с холодным тиглем и индуктором, помещенным в специальный шкаф, изготовленный из немагнитного материала и источника питания, которым является ламповый или транзисторный генератор.

Шкаф экранирует помещение, в котором находится тигель с индуктором, от излучения и служит для размещения вспомогательного оборудования и снабжен системой вентиляции.

29

Список литературы

Васильев А. С. Ламповые генераторы для высокочастотного нагрева. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1979.

Высокочастотная электротермия. М.- Л.: Машиностроение, 1965 Донской А. В., Рамм Г. С., Вигдорович Ю. Б. Электротермические установки ЭТУ с ламповыми генераторами. Л., 1975.

Калантаров П. Л., Цейтлин Л. А. Расчет индуктивностей: справ. книга. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1986.

Петров Ю. Б. Индукционная плавка окислов. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1983 Петров Ю. Б. , Канаев И. А. Индукционные печи для плавки оксидов. Л.: Политехника, 1991.

Петров Ю. Б., Ратников Д. Г. Холодные тигли. М.: Металлургия, 1972. Слухоцкий А. Е., Рыскин С. Е. Индукторы для индукционного нагрева. Л.: Энергия, 1974.

30