4.2. Расчет водоохлаждения индуктора

В задачу расчета входит: определение потребного расхода воды, необходимого для отведения тепла, вызываемого электрическими потерями в индукторе, и тепловых потерь от загрузки к индуктору (через футеровку); определение потерь напора воды в индукторе.

Электрические потери в индукторе

Количество тепла ΔPв, отводимое водой, складывается из электрических потерь в самом индукторе и тепла, идущего от заготовки через теплоизоляцию.

ΔPв=P2*(1/η - 1)=60,1 кВт.

Потребный расход воды:

Q_охл= м³/с

Т_вх - температура воды на входе в индуктор (при замкнутом цикле охлаждения

);

Т_вых - температура воды на выходе из индуктора (при замкнутом цикле охлаждения );

Q_охл= м³/с

Скорость воды в канале охлаждения:

м/с

=5 число параллельных ветвей охлаждения индуктора (на первом цикле расчета можно принять =1)

S_в – площадь сечения канала водоохлаждения

Sв=π*(0,022)²/4=3,801*10^-4 м²

м/с

Число Рейнольдса Re,которое характеризует течения жидкости в канале:

Re =

- кинематическая вязкость воды, м²/с;

-гидравлический эквивалент диаметра канала охлаждения, м;

Пв=2*π*0,011=0,069 м

dв=4*3,801*10^-4/0,069=0,022 м

Re = (Следовательно, движение воды турбулентное)

Потери напора (перепад давления) воды на длине трубки индуктора:

=6,948*10^3Па

l_в – длина канала охлаждения одного витка индуктора, м

- коэффициент трения для гладких труб, зависящий от числа Рейнольдса

- коэффициент сопротивления поворота струи на 360 ^o (табл. 3)

k_ш= 2,5 – коэффициент увеличения сопротивления, вызванный шероховатостью поверхности канала охлаждения

lв=π*D1=4,166 м

Убедимся, что условия конвективной теплопередачи в канале охлаждения обеспечивают отвод от индуктора суммарных потерь Р_охл

Теплопроводность воды при t_в.ср =35^о ; температуропроводность и число Прандтля Pr = 4,6

Критерий Нуссельта:

Nu=0,023(Re)^0,8 (Pr)^0,4

Nu=0,023(37100)^0,8 (4,6)^0,4 =191,61

Коэффициент теплоотдачи от стенки индуктора к охлаждающей воде:

Вт/(м К)

кВт/(м К)

,Вт

Т_ст – температура стенки индуктора, К

k_в – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения талового потока по периметру канала охлаждения

кВт

Так как выполняется условие Р_охл Р­_в, то расчет охлаждения можно завершить

Для печей промышленной частоты 50 ГЦ индуктор выполняют из неравностенных трубок, утолщенная сторона которых должна быть направлена к тиглю с металлом.

Рис.6 Выбранное сечение трубки