4.3 Расчет охлаждения витков индуктора методического действия

Для снижения потерь в индуктирующем проводе и для предотвращения прожигания материала провода используют охлаждение витков с помощью циркулирующей воды. С точки зрения гидродинамики, витки представляют для воды, протекающей через них, большое гидравлическое сопротивление. Для обеспечения количества воды, необходимое для охлаждения индуктора, при заданном давлении на входе, требуется выбрать соответствующее сечение трубки. Его определяют расчетным путем по известному количеству тепла, которое должно быть отведено водой.

1. Полное количество тепла, нагревающее индуктор.

2. Количество охлаждающей воды

где − температура воды на входе в индуктор, °С;

− температура воды на выходе, °С;

− мощность, отводимая водой, кВт.

для предотвращения попадания солей, местного парообразования и перегорания индуктора. Температура по техническим условиям на конденсаторы и другие элементы должна быть не выше 25.

3. Скорость воды, протекающей по трубке

где − площадь отверстия,;

4. Проверка на турбулентность

Проверим, 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 значения 2300:

где − кинематическая вязкость воды,;

− эквивалентный гидравлический диаметр канала, м.

где − внутренний периметр трубки, м;

Кинематическая вязкость зависит от температуры.

Для этих температур кинематическая вязкость равна соответственно

Выберем среднее

что показывает характер турбулентности движения воду в индуктирующем проводе.

Допустимый перепад давления зависит от параметров системы охлаждения. При охлаждении водой городского водопровода, перепад не должен превышать

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

где − коэффициент сопротивления при шероховатости первого рода;

−длина канала, м;

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

где − коэффициент шероховатости, равный

Примем

где − средний диаметр витка, м;

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

Выберем одну ветвь охлаждения, так как перепад давления не превышает давления в городском водопроводе.

4.4 Расчет конденсаторной батареи

Для компенсации реактивной мощности установки применяют конденсаторные банки, которые 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 ЭСПВ-0,8-1, на напряжение реактивной мощностью 450 квар, частотой тока 1 кГц и емкостью 112 мкФ.

1. Недоиспользование банок по мощности

где − номинальное напряжение конденсаторной банки, В.

2. Реактивная мощность конденсаторной батареи, необходимая для доведения низкого коэффициента мощности установки до значения :

где − коэффициент запаса

Примем

3. Общая емкость конденсаторной батареи

Необходимое число конденсаторных банок

где − номинальная емкость одной банки;

Выбираем число конденсаторных банок .

Электрические потери в конденсаторной батарее

где − тангенс угла диэлектрических потерь;