3. Электрический расчет индукционной тигельной печи

В данной главе приводятся последовательность инженерного электрического расчета с элементами расчета по [2, 3, 6, 7] индукционной тигельной печи и примеры расчета по отдельным этапам.

Для проведения электрического расчета в качестве исходных данных необходимо знать:

• наименование расплавляемого металла или марку сплава и его состав;

• конфигурацию и характерные размеры кусков шихты;

• исходную температуру загружаемой шихты, для ферромагнитных материалов – температуру точки Кюри, температуру плавления и температуру разливки;

• удельные электросопротивления шихты для вышеуказанных температур;

• теплосодержание или энтальпию, теплоемкость и скрытую теплоту плавления металла или сплава для вышеуказанных температур;

• емкость тигля;

• производительность печи;

• длительность процесса плавки;

• длительность вспомогательных операций;

• параметры питающей сети.

3.1. Расчет мощности индукционной тигельной печи

Полезная мощность ИТП определяется по выражению [3, 7]

, Вт, (3.1)

где - теплосодержание расплавляемого металла или сплава при температуре разливки, Дж/кг;

- емкость печи, т;

- время плавки, ч.

Если известна энтальпия металла или сплава при температуре разливки, то полезная мощность ИТП определяется по выражению [2, 6]

, кВт. (3.2)

В этом выражении измеряется в;измеряется в килограммах;измеряется в часах.

Суммарные тепловые потери составляют% полезной мощности печи, причем меньшая цифра относится к печам большей емкости. Термический КПД () индукционной тигельной печи обычно составляет% и определяется по выражению

. (3.3)

Активная мощность , передаваемая в загрузку (садку) ИТП определяется по выражению

, Вт. (3.4)

Активная мощность ИТП ориентировочно определяется по выражению

, Вт, (3.5)

где - электрический КПД индуктора ИТП. Значениеможет составлять% [2, 7]. Это значение тем выше, чем больше удельное сопротивление расплавляемого металла или сплава. По данным [6], при плавке алюминия, при плавке чугуна и стали.

Мощность источника питания должна быть несколько больше (на%) активной мощности. Это связано с тем, что источник питания должен покрывать потерив токоподводе и в конденсаторах.

Мощность источника питания определяется по выражению

. (3.6)

После определения ориентировочной мощности печной установки и выбора частоты тока производится подбор источника питания.

ПРИМЕР 1

Рассчитать мощность источника питанияиндукционной тигельной печи емкостьют.

Печь предназначена для плавки стали, имеющей следующие характеристики:

температура разливки С;

плотность при температуре разливки кг/м3;

теплосодержание при температуре разливки [7] Дж/кг;

энтальпия при температуре разливки [6] кВтч/кг;

удельное сопротивление стали в холодном состоянии Омм;

удельное сопротивление стали при температуре потери магнитных свойств Омм;

удельное сопротивление стали перед сплавлением кусков шихты Омм;

удельное сопротивление стали при температуре разливки Омм.

Плавка стали производится без рафинирования, режим работы – на твердой завалке. Время плавки ч. Средний диаметр кусков шихтым.

В приложении 1 приведены удельные сопротивления в жидком состоянии.

Полезная мощность ИТП, рассчитываемая по (3.1),

Вт.

Полезная мощность ИТП, рассчитываемая по (3.2),

кВт.

Для последующих расчетов принимаютсякВт, тепловые потерикВт (% от полезной мощности).

Активная мощность , передаваемая в загрузку, определяется по (3.4)

кВт.

Термический КПД индукционной тигельной печи находится по (3.3)

.

Активная мощность печи при электрическом КПД рассчитывается по (3.5)

кВт.

Мощность источника питания с учетом потерь в токоподводе и в конденсаторной батарее определяем по (3.6).

Принимаем мощность потерь кВт (% от активной мощности печи).

кВт.