Расчёт геометрических параметров


Дата добавления: 2014-11-24 | Просмотров: 1777


<== предыдущая страница | Следующая страница ==>

 

 

Расчет тигельной печи начинают с определения основных размеров тигля (рис. 3.1).

 

Рисунок 3.1 – Геометрические размеры системы «индуктор – металл»

 

Полезный объем тигля, м3

 

, (3.1)

 

где ρж– плотность жидкого сплава, кг/м3 (табл. 3.1).

Внутренний диаметр тигля в сечении d2 (рис. 3.1), м

 

, (3.2)

 

где К1 – коэффициент, представляющий собой отношение высоты расплава h2 (рис. 3.1) к диаметру тигля в среднем сечении d2.Коэффициент К1 можно принять из диапазона:

- для печей емкостью до 1 тК1 = 2…1,5;

- для печей емкостью 1 т и более К1 = 1,5…1,35 (меньшие значения относятся к более крупным печам).

Высота расплава в тигле, м

 

. (3.3)

 

Теплоизоляция между садкой и индуктором (толщина стенки тигля δт) не может быть меньше определенной величины, исходя из тепловых условий и механической прочности тигля.

На основании практических данных толщину футеровки в среднем сечении тигля можно определить по формулам, м:

Для печей емкостью до 0,5 т δт = (0,25…0,3) ∙ d2;

Для печей емкостью 0,5 – 3,0 т δт = (0,15…0,2) ∙ d2;

Для печей емкостью более 3,0 т δт = (0,1…0,15) ∙ d2.

 

Таблица 3.1 – Характеристики металлов и сплавов, расплавляемых в индукционных печах

Металл или сплав Температура, оС Плотность, г/м3 Удельная теплоемкость в жидком состоянии, кДж/кг Скрытая теплота плавления,кДж/кг
плавления перегрева перед разливкой при 20оС в жидком состоянии при температуре плавления при температуре перегрева
Медь 8,89 8,30 0,544 0,559
Томпак Л90 8,80 8,20 0,4771 0,4916 171,7
Полутомпак Л80 8,70 8,10 0,476 0,490 163,4
Латунь Л63 8,50 7,80 0,470 0,486 148,7
Латунь Л70 8,60 8,00 0,474 0,492
Бронза БрМц5 7,80 7,80 0,473 0,487 144,5
Бронза БрО10Ф1 8,00 8,00 0,476 0,489 167,6
Алюминий 2,4 2,4 1,24 1,257 387,1
Дюралюминий Д16 2,8 2,5 1,24 1,257 406,4
Сталь 30 7,8 7,2 0,70 0,838 272,16
Чугун СЧ10 7,2 6,7 0,674 0,88 217,72

 

Высота тигля с учетом мениска, условий загрузки шихты и других факторов, м

 

. (3.4)

 

Внутренняя поверхность тигля делается конусной, угол между образующей и осью тигля устанавливается равным 2…50. наружная поверхность тигля цилиндрическая и имеет изоляционный слой из листового асбеста толщиной δИ=0,005…0,015 м.

Наружный диаметр тигля (рис. 3.1), м

 

. (3.5)

Внутренний диаметр индуктора (рис. 3.1), м

 

. (3.6)

 

Расположение индуктора по высоте тигля зависит от частоты питающего тока. Минимальная частота – от внутреннего диаметра и агрегатного состояния загружаемого в печь материала. При жидкой завалке (когда печь используется в качестве миксера)

 

, (3.7)

 

где ρ2 – удельное электросопротивление жидкого материала, Ом×м;

φ0 – функция, зависящая от отношения высоты расплава к диаметру тигля

 

. (3.8)

 

При плавке кусковой шихты минимальная частота определяется по формуле, Гц

 

, (3.9)

 

где ρш – удельное сопротивление шихты, Ом ∙ м (табл. 3.2);

dш – характерный поперечный размер среднего куска шихты, м.

 

Таблица 3.2– Удельное электрическое сопротивление металлов (сплавов), ом · м

Металл (сплав) При 20° С В расплавленном состоянии
Латунь Л62 6,8 · 10-8 40-10-8
Латунь Л68 7 · 10-8 38,5 · 10-8
Томпак 4,2 · 10-8 28 · 10-8
Мельхиор 3,0 · 10-8 55 · 10-8
Медь 1,75 · 10-8 21 · 10-8
Алюминий 2,9 · 10-8 24 · 10-8
Дюраль 4,95 · 10-8 28 · 10-8
Марганцовистая бронза 6,5 · 10-8 42 · 10-8
Фосфористая бронза 8,5 · 10-8 35 · 10-8
Цинк 6,0 · 10-8 35 · 10-8
Магний 4,6 · 10-8 31,2 · 10-8
Чугун 52 · 10-8 125 · 10-8
Сталь 10 · 10-8 136,6 · 10-8

Частота питающего тока выбирается из стандартного ряда 50, 150, 250, 500, 1000, 2400, 4000, 8000, 10000 Гц.

В печах промышленной частоты верхний уровень индуктора устанавливают ниже уровня металла для уменьшения мениска на поверхности жидкой ванны и исключения выброса металла из тигля из-за электродинамической циркуляции. В печах повышенной частоты индуктор по отношению к загрузке (по высоте) располагается симметрично. Для выравнивания температурного поля в стенках тигля над рабочими витками индуктора устанавливают «холостую» водоохлаждаемую катушку (рис. 3.2).

 

а б

Рисунок 3.2 – Эскиз системы «индуктор-садка» при питании током 50 Гц (а) и током повышенной частоты (б)

 

Высота индуктора без холостых витков, м:

 

. (3.10)

 

 


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 |

При использовании материала ссылка на сайт Конспекта.Нет обязательна! (0.053 сек.)