где - коэффициент трения, зависящий от критерия Рейнольдса;
kш - коэффициент увеличения сопротивления, вызванный шероховатостью внутренней поверхности трубки, равный 2,5;
пов - коэффициент местного сопротивления;
g - ускорения силы тяжести равное9,81 м/с2
Для определения коэффициента трения для гладких труб при 2000Re10000 используется формула Блазиуса (54):
Коэффициент сопротивления поворота струи пов для критерия Рейнольдса Re=27238 и отношения Du/dтр.э = 0,52/0,016= 32,5 равен 0,094 [1 табл. 6].
Полученная величина меньше максимально допустимой величины 20 м.вод.ст., поэтому принятое число секций индуктора nсек=2 является верным.
6. Энергетический баланс
а) Энергетические потери в индукторе уже определены и составляют Ри=49,5 кВт.
б) Потери в токопроводе принимаем равными 15% активной мощности (предполагая, что соединение печи с токоподводом осуществляется гибкими проводами Рп.т.п. 0,15 210,6 31,59 кВт.
в) Потери тепла в конденсаторной батарее определяем по выражению (55):
где: tg - потери в конденсаторной батарее при номинальных параметрах, для выбранных конденсаторов типа ЭСВ-500-2,5 по каталогам tg=0,003
г) Тепловые потери печи по формуле (56):
Активная мощность, забираемая преобразователем из сети, определяется по формуле (57):
КПД в преобразователе с учетом потерь определяются по формуле (58):
Потери в преобразователе с учетом КПД определяются по формуле (59):
Активная мощность, забираемая преобразователем из сети, определяется по формуле (60):
На основании полученных расчетов составляется сводный энергетический баланс индукционной плавильной печи в таблице 1.
Таблица 1 - Сводный энергетический баланс индукционной плавильной печи
|
Приход |
Расход |
|||||
|
Величина Мощности |
кВт |
% |
Величина Мощности |
кВт |
% |
|
|
Активная мощность из сети |
337,27 |
100 |
Потери в преобразователе |
82,29 |
24,40 |
|
|
Итого |
337,27 |
100 |
Потери в токопроводе |
31,59 |
9,37 |
|
|
Потери в конденсаторной батарее |
8,89 |
2,64 |
||||
|
Потери в индукторе |
49,5 |
14,68 |
||||
|
Тепловые потери индуктора |
19,15 |
5,68 |
||||
|
Полезно используемая мощность Рпол=Рс-Рт.п |
165- 19,15= 145,85 |
43,23 |
||||
|
Итого |
337,27 |
100 |
Заключение
В данной работе был проведен расчет значений основных параметров индукционной печи. При номинальной мощности преобразователя 250 кВт он отдает в сеть мощность 254,98 кВт, что превышает на 2% номинальную. Однако это не создает опасности перегрева преобразователя. При времени полного цикла работы печи 1,17+0,17=1,35ч время нагрева и плавления составляет только 1,17 /1,35 0,87. Тогда средняя потребляемая мощность за цикл составит только 254,980,87 221,83кВт. Также был составлен энергетический баланс плавильной печи. Из данной таблице можно сделать следующие выводы:
1. Потери в преобразователе частоты находятся в пределах допустимых для такого типа (23…26%).
2. Потери в токопроводе несколько велики из-за конструктивных особенностей. Наилучшие показатели соответствуют 1,0…1,5%.
3. Потери в конденсаторной батарее завышены. Обычно эта величина составляет 1,0…1,5%.
4. Общие тепловые потери за плавку составляют 14,68+5,68=20,36%, что вполне приемлемо (20…25%).
5. Общий КПД установки составляет 43,23%. Его величина может быть увеличена за счет улучшения конструкции агрегата.
Библиографический список
1. Матюхин В.И. Конструкция и расчет индукционной тигельной печи: учебное пособие В.И. Матюхин.: Екатеринбург, 2003. - 64.: ил.
2. Егоров А.В. Электрические печи (для производства сталей) / Егоров А.В., Моржин В.Ф.: 1975 -. 376 с.
3. Бабат Г.И. Индукционный нагрев металлов и его промышленное применение. Л. :Энергия, 1965 - 552с.
4. Фарбман С.А., Колобнев И.Ф. Индукционные печи для плавки металлов и сплавов. М.: НТО ЧиЦМ, 1958 - 704с.