4.5. Расчет канальной печи

1. Полезная тепловая мощность, передаваемая жидкому металлу, кВт:

Р_пол=W_теор·∆t·П, (4.5.1)

где W_теор – теоретический удельный расход энергии для перегрева металла на 1 ºС, кВт·ч/т (для чугуна 0,3 кВт·ч/т);

∆t – температура перегрева металла в печи, ºС;

П – производительность печи, т/ч.

2. Активная мощность печи, кВт:

(4.5.2)

где _терм – термический КПД печи, равный 0,7…0,85.

3. Активная мощность индуктора, кВт:

(4.5.3)

где N – число индукторов на печи.

4. Площадь поперечного сечения стержня магнитопровода индуктора, см²:

, (4.5.4)

где – коэффициент, учитывающий отношение массы стали магнитопровода к массе меди катушки индуктора: при воздушном охлаждении катушки = 5…25, при водяном = 0,9… 1,3;

В – магнитная индукция в стержне магнитопровода, Тл;

j₁ – допустимая плотность электрического тока в катушке: при водяном j₁ ≤ 20 А/мм²;

сos – коэффициент мощности индуктора (для чугуна 0,5…0,7, для алюминия 0,35…0,5).

5. Диаметр стержня магнитопровода, мм:

, (4.5.5)

где К_d – коэффициент заполнения окружности стержнем, К_d = 0,78… 0,88.

6. Наружный диаметр катушки, мм:

d_кат = d_мг+ 2(S_з + S_кат), (4.5.6)

где S_з – толщина зазора между стержнем магнитопровода и катушки,

S_з = 10…20 мм;

S_кат – толщина катушки, S_кат = 20…50 мм.

6. Внутренний диаметр канала, мм:

d_к.в =d_кат+ 2(S₁ + S₂), (4.5.7)

где S₁ – толщина футеровки между каналом и катушкой, S₁ = 65…150 мм;

S₂ – толщина зазора между катушкой и футеровкой, S₂ = 10…30 мм.

8. Ширина канала в_к, мм; для чугуна ширина канала 60…120 мм, для алюминия – до 150 мм.

9. Длина канала l_к, мм: построив по полученным данным эскиз индуктора, находим длину канала (по средней линии), представляющего собой часть замкнутого контура, расположенного в индукторе.

10. Площадь поперечного сечения канала, м²:

, (4.5.8)

где j₂ – плотность тока в канале, А/м², для меди j₂ ≤ 13·10⁶, для латуни j₂ ≤ 9·10⁶, для чугуна j₂ ≤ 6·10⁶;

_м – удельное электросопротивление металла, Ом·м.

11. Форма поперечного сечения канала. В поперечном сечении канал может иметь форму окружности, эллипса, овала или другой фигуры, не имеющей углов. Размеры поперечного сечения канала определяют с учетом уже найденных площади поперечного сечения и ширины канала.

12. Активное сопротивление канала, Ом:

(4.5.9)

13. Индуктивность канала:

L = L_внеш+L_вн, (4.5.10)

где L_внеш и L_вн – внешняя и внутренняя индуктивность канала, Гн; L_внеш = 2·10^-7l_p·l_к·l_n(R₁/R₂), L_вн = 10^-7l_к/2,

R₁ – расстояние от оси канала до катушки плюс глубина проникновения тока в катушку;

R₂ – расстояние от оси канала до поверхности канала, т. е. R₂ = b_к/2;

l_p – коэффициент, учитывающий рассеяние энергии индуктором в зависимости от индукции в стержне. При В до 1 Тл l_р = 1; при В = 1,5 Тл l_р = 1,2; при В = 1,85 Тл l_р = 1,55.

14. Индуктивное сопротивление канала, Ом:

Х_L=2 fL. (4.5.11)

15. Полное сопротивление канала, Ом:

. (4.5.12)

16. Коэффициент индуктивной мощности канала:

. (4.5.13)

17. Активное напряжение в канале, В:

. (4.5.14)

18. Полное напряжение в канале, В:

. (4.5.15)

19. Полная мощность индуктора:

. (4.5.16)

20. Реактивная (индуктивная) мощность, выделяющаяся в индукторе:

. (4.5.17)

21. Полная мощность печи, кВ·А:

S = N·S_инд. (4.5.18)

22. Реактивная (индуктивная) мощность печи, квар:

Q = N·Q_инд, (4.5.19)

23. Число витков катушки индуктора:

(4.5.20)

где U₁ – напряжение, подаваемое на катушку и зависящее от лица выбранного трансформатора, В.

24. Сила тока в катушке, А:

. (4.5.21)

25. Площадь поперечного сечения витка катушки, мм²:

(4.5.22)

26. Ширина b_вит и высота витка h_вит катушки, мм. Размеры витка катушки определяют с учетом размеров сечения провода, из которого изготовлена катушка. В основном применяют медный провод прямоугольного сечения.

27. Длина катушки, мм:

, (4.5.23)

где К_сл – число слоев витков в катушке.

28. Емкость конденсаторной батареи индуктора (для компенсации сos ), мкФ:

. (4.5.24)