4.4 Расчет охлаждения индуктора

Индукторы для сквозного нагрева всегда изготавливаются многовитковыми и представляют для воды, протекающий через них, большое гидравлическое сопротивление. Для этого чтобы обеспечить необходимое для охлаждения индуктора количество воды при заданном давлении на входе, требуется выбрать соответствующее сечение трубки. Его можно определить расчетным путем по известному количеству тепла, которое должно быть отведено водой.

Индуктор нагревается током, проходящим по нему, и теплом, теряемым нагреваемой заготовкой через тепловую изоляцию.

Полное количество тепла, нагревающего индуктор

;

Количество охлаждающей воды

где - температура воды на входе в индуктор,;

- температура воды на выходе,;

- мощность, отводимая водой, кВт.

Во избежания попадания солей, местного парообразования и перегорания индуктора не должно превышать 50. Температурана входе по техническим условия на конденсаторы и другие элементы должна быть не выше 25(по согласованию и при снижении мощности).

.

Скорость, протекающей по трубке

,

где - площадь отверстия,;

.

Проверка на турбулентность

При расчете охлаждения индуктора следует проверить, является ли характер движения воды вихревым (турбулентным), обеспечивающим хороший отвод тепла с поверхности трубки. При этом происходит интенсивное перемешивание воды. Турбулентное движение соответствует условию, что критерий Рейнольдса превышает 2300:

,

где - кинематическая вязкость воды,;

- эквивалентный гидравлический диаметр канала;

,

где - внутренний периметр трубки,м ;

;

;

Кинематическая вязкость, зависящая от температуры, берется для .

кинематическая вязкость равна соответственно

,

т.е. движение воды турбулентное.

Допустимый перепад давления зависит от параметров системы охлаждения. Если индуктор охлаждается от городского водопровода, то перепад не долженпревышать .

Гидравлическое давление, необходимое для пропускания требуемого количества воды по каналу длиной :

,

где - коэффициент сопротивления при шероховатости первого рода;

- длина канала;

С течением времени внутренняя стенка трубки покрывается накипью, осаждающейся в виде мелких неровностей, что учитывается коэффициентом сопротивления:

,

где - коэффициент шероховатости, равный;

Принимаем для трубок с налетом накипи .

,

где - средний диаметр витка;

;

;

.

Чтобы учесть возможные местные уменьшения сечения трубки при пайке, а также повороты у выводов, следует полученный результат увеличить в 1,5 раза:

.

Число ветвей охлаждения будет равно двум, так как перепад давления превышает давление в городском водопроводе.

4.5 Расчет конденсаторной батареи

Для компенсации реактивной мощности установки применяют конденсаторные банки, которые обычно объединяют в конденсаторную батарею. При этом часть банок включена через коммутирующие устройства. Эти банки подключаются по мере необходимости для подстройки колебательного контура при изменении параметров загрузки во время нагрева. Применим конденсаторные банки типа ЭСВ-0,8-1, реактивной мощностью и емкостью 62.2 мкФ.

Недоиспользование банок по мощности

;

.

Реактивная мощность конденсаторной батареи, необходимая для доведения низкого коэффициента мощности установки до значения cosφ_к

;

k_б – коэффициент запаса (k_б = 1,1-1,3);

.

Общая емкость конденсаторной батареи

.

Необходимое число конденсаторных банок

,

где - номинальная емкость одной банки, определяемая из типа банки

;

Выбираем число конденсаторных банок .

Электрические потери в конденсаторной батарее

,

где - тангенс угла диэлектрических потерь;

.