ВВЕДЕНИЕ 3
1 Обзор публикаций по МГД-насосам 5
1.1 Принцип действия и конструкция МГД-насосов 7
1.2 Классификация МГД-насосов 8
1.2.1 Индукционные МГД-насосы 8
1.2.2 Кондукционные МГД-насосы 15
2 Математическое моделирование физических процессов в МГД-насосах 20
2.1 Выбор методов и постановка задачи 20
2.2 Математическое моделирование электромагнитных и гидродинамических
процессов 23
2.2.1 Постановка задачи 24
2.2.2 Электромагнитный расчет модели симметричного двухстороннего МГД-
насоса 26
2.2.3 Результаты численного моделирования 29
2.2.4 Результаты расчета гидродинамической задачи 31
2.3 Расчет электромагнитных характеристик по инженерной методике 32
2.4 Результаты расчета 42
2.5 Расчет тепловых характеристик системы канал-индуктор МГД-насоса .. 43
3 Рекомендации для проектирования опытно-промышленного образца 45
3.1 Режимы работы 45
3.2 Конструкция МГД-насоса 45
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 46
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 47
Интерес к магнию и сплавам на его основе обусловлен, с одной стороны, сочетанием важных для практического использования свойств, а с другой стороны, большими сырьевыми ресурсами магния. Велика сфера использования магния и магниевых сплавов со специальными химическими свойствами, например в источниках тока и для протекторов при защите стальных сооружений от коррозии.
Конструкционные магниевые сплавы - это лишь одна, причём не самая большая по объёму область применения магния. Магний широко используется как химический реагент во многих металлургических процессах. В частности, он применяется в чёрной металлургии для обработки чугуна с целью десульфурации. В общем в последние годы имеется тенденция к расширению применения магния в качестве химического реагента. Значительное количество магния используется для получения титана, и надо искать пути повышения эффективности применения его в этих целях. Проявляется также значительный интерес к магнию и сплавам на его основе как аккумуляторам водорода.
Многие специалисты утверждают, что дальнейшее развитие ядерной энергетики немыслимо без перехода к строительству и эксплуатации реакторов на быстрых нейтронах. Они позволяют более эффективно использовать запасы урана, решать задачи охраны окружающей среды. Наконец, они еще более безопасны, чем строящиеся сейчас ядерные энергоблоки.
Для АЭС с реакторами мощностью 1000-2000 МВт необходимы насосы расходом 15-20 тыс. м3/ч и выше. Механические насосы становятся при этом весьма сложными сооружениями. С увеличением расхода увеличиваются габариты и масса насоса. А больше масса и длина выемной части насоса усложняют проблемы снижения вибрации и обеспечения герметичности, затрудняют монтаж и демонтаж насоса, требуют увеличения габаритных размеров здания и грузоподъемности кранов.
В связи с этим проявляется значительный интерес к использованию в основных контурах АЭС с реакторами на быстрых нейтронах МГД-насосов, которые удовлетворяют указанным выше требованиям.
Преимуществами таких насосов являются возможность полной герметизации конструкции без каких-либо систем уплотнения, отсутствие вращающихся частей и легкость регулирования расхода, удобство и простота обслуживания, отсутствие ограничений по местоположению в рабочем контуре.
МГД-устройства позволяют осуществить электромагнитное перемешивание, транспортировку и дозирование расплавов, сократить время приготовления сплавов и повысить качество продукции плавильно-литейных производств. В МГД-насосах происходит перемещение жидкого металла за счет электродинамических сил, вызванных взаимодействием токов индуктора и металла в канале.
Целью данной работы является проведение расчета МГД-насоса для перекачивания магния на основе технического задания. Дополнительной задачей в ходе работы является выполнение сборочного чертежа.
Расчет будет выполняться с помощью математического моделирования, подкрепленного расчетом по инженерной методике. Работа включает в себя электромагнитный расчет с последующим гидродинамическим моделированием процессов, происходящих в канале с перекачиваемым металлом. Вспомогательным является тепловой расчет системы индуктор-канал с металлом в результате которого, необходимо получить температуру обмоток и расплава на выходе.
Проведен анализ конструкций МГД-насосов для перекачки жидких металлов. В результате сравнения различных типов индукционных насосов с точки зрения применимости для металлургических целей в большинстве случаев приходится отдать предпочтение индукционный насосам плоского линейного типа. Меньший коэффициент полезного действия их (по сравнению с цилиндрическими насосами с внутренним магнитным сердечником) полностью окупается простотой конструкции, благоприятными условиями охлаждения индуктора и удобством монтажа и замены огнеупорной трубки (в разъемных индукторах).
Выполнен расчет по инженерной методике. При его выполнении, подобрав определенные характеристики, удалось получить приемлемую мощность источника питания. Представлены рекомендации для проектирования опытно-промышленного образца МГД-насоса. Выполнен чертеж требуемого МГД-насоса.
Все результаты, полученные в ходе выполнения расчета и чертежа, соответствуют техническому заданию.
