Расчётная часть

2. Расчётная часть

Тепловой расчет индуктора сквозного нагрева металла сводится к определению тепловой, а следовательно и электрической мощности установки сквозного нагрева.

Суммарная тепловая мощность индуктора складывается из полезной мощности, затрачиваемой на нагрев металла, и из тепловых потерь в окружающее пространство:

, (1)

где – мощность затрачиваемая на нагрев металла, кВт;

– тепловые потери, кВт.

Полезную мощность индуктора (нагрев заготовок) можно определить по формуле

, (2)

где  – производительность печи, кг/с;

 – удельная теплоемкость металла, ;

 – разность температур заготовки после и до нагрева в печи, ^оС;

, (3)

 – температура заготовки после нагрева в печи (температура прессования), ^оС;  – температура заготовки до нагрева, ^оС.

При заданных производительность печи кг/ч или кг/с, удельной теплоемкость сплава из алюминия  [1] и разность температур заготовки после и до нагрева

,

по формуле (2) найдем полезную мощность индуктора (нагрев заготовок) кВт.

Тепловые потери складываются из потерь тепла с охлаждающей водой индуктора и потерь излучением, через выходное отверстие печи:

^, (4)

где – потери тепла с охлаждающей водой, кВт;

 – потери излучением, кВт.

Потери с охлаждающей водой можно определить по формуле.

^, (5)

где  – расход охлаждающей воды, кг/с;

 – теплоемкость воды, ;

 – разность температуры воды на выходе и входе индуктора, ^оС.

, (6)

где  – температура воды на выходе из индуктора, ^оС;

 – температура воды на входе в индуктор, ^оС.

При заданных расходе охлаждающей воды , или  кг/с, теплоемкости воды [2] и разности температуры воды на выходе и входе индуктора

,

По формуле (5), найдём тепловые потери с охлаждающей водой

кВт.

Потери излучением можно определить по формуле:

^, (7)

где  – температура излучаемой поверхности, К;

 – температура окружающей среды, К;

 – площадь излучаемой поверхности, ;

– коэффициент излучения абсолютно черного тела, .

, температура излучаемой поверхности К и  К.

Площадь излучаемой поверхности определим по формуле:

, (8)

где – диаметр выходного отверстия печи, м.

Диаметр выходного отверстия печи м, тогда площадь излучаемой поверхности .

Потери тепла излучением по формуле (7):

 кВт.

Тепловые потери

 кВт.

Суммарная тепловая мощность индуктора

 кВт.

КПД индуктора можно рассчитать по формуле

, (9)

тогда

Таблица 2. Тепловой баланс индуктора

Приход теплоты				Расход теплоты
№	Наименование статьи	Количество		№	Наименование статьи	Количество
		кВт	%			кВт	%
1	Подводимая мощность к индуктору	506,49	100	1	Нагрев заготовок	388,4	76,7
				2	Тепловые потери с охлаждающей водой	116,4	22,7
				3	Тепловые потери излучением	1,689	0,33
	Итого	506,49	100		Итого	506,49	100

Заключение

После проведенных расчетов получили индукционную печь с технической характеристикой, указанной в табл. 3.

Таблица 3. Техническая характеристика печи с учетом рассчитанных показателей

№	Наименование параметра	Ед. изм.	Величина
1	Материал нагреваемых заготовок	Алюминий и его сплавы
2	Температура нагрева слитков	oС	550
8	Производительность	кг/с	0,7
9	Длина индуктора	м	4,2
10	Диаметр индуктора	м	0,29
11	Расход охлаждающей воды	кг/с	1,39
12	Температура охлаждающей воды: – на входе – на выходе	°С °С	+20 +40

Развитие индукционного нагрева идет по пути совершенствования его технологии и автоматизации, в том числе и на основе достижений современной вычислительной техники. Расширяется применение высоких температур как при традиционных способах нагрева, так и при индукционном плазменном нагреве. В связи с ростом мощности установок и расширением их использования в промышленности особое значение приобрело совершенствование основной аппаратуры и источников питания, направленное на улучшение энергетических показателей и надежности установок для нагрева проводящих материалов и диэлектриков.

 

Библиографический список

1.  Расчет нагревательных и термических печей: справочник. Василькова С.Б. [и др.] – М.: Металлургия, 1983. – 480 с.

2.  Тымчак В.М. Конструирование и расчет нагревательных и термических печей. М.: Металлургия, 1984. – 442 с.

3.  СТП УГТУ-УПИ 1–96. Общие требования и правила оформления дипломных и курсовых проектов (работ). Свердловск: Изд-во УПИ, 1996.