Тип работы:
Предмет:
Язык работы:


ИНДУКЦИОННАЯ ТИГЕЛЬНАЯ ПЕЧЬ С МГД-ВРАЩАТЕЛЕМ РАСПЛАВА

Работа №20320

Тип работы

Магистерская диссертация

Предмет

электроэнергетика

Объем работы44
Год сдачи2016
Стоимость4900 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
492
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


ВВЕДЕНИЕ 5
1 Обзор литературы по индукционным тигельным печам 7
1.1 Конструкция и принцип работы 7
1.2 Способы изменения циркуляции расплава
и повышения интенсивности течений 9
1.3 Выводы по разделу 20
2 Математическое моделирование физических процессов
в индукционной тигельной печи 21
2.1 Общие замечания 21
2.2 Электромагнитная задача 22
2.3 Гидродинамическая задача 27
2.4 Результаты численного моделирования 31
2.5 Выводы по разделу 35
3 Экспериментальное исследование физических процессов
в индукционной тигельной печи с МГД-вращателем 36
3.1 Описание физической модели и результаты эксперимента 36
3.2 Литейная установка на основе ИТП с МГД-вращателем 38
3.3. Сборка опытно-промышленной литейной
установки с МГД-вращателем расплава 38
3.4 Выводы по разделу 38
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 40
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 41


Актуальность настоящей работы обусловлена высоким ростом применения алюминиевых сплавов в различных отраслях промышленности. Различные легирующие добавки позволяют добиваться требуемых механических свойств, приготовляемого сплава. Для их приготовления используют различные технологические схемы и оборудование. В большинстве случаев алюминиевые сплавы приготавливают в печах-миксерах и индукционных тигельных печах (ИТП).
Не маловажную роль в приготовлении качественного сплава играет перемешивание всех компонентов сплава. Для перемешивания металла уже давно используются электромагнитные перемешиватели. Такие перемешиватели не имеют прямого контакта с расплавом и это их главное достоинство. Их принцип основан на воздействии электромагнитных сил на металл. Замешивание различных лигатур в твердом и жидком виде в алюминии не простой процесс и требует эффективного перемешивания расплава.
Целью работы является разработка магнитогидродинамического (МГД) вращателя расплава для индукционной тигельной печи.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Провести анализ способов и устройств повышенной циркуляции расплава в ИТП;
2. Разработать параметрическую математическую модель ИТП с МГД-вращателем;
3. Разработать и создать физическую модель ИТП с МГД-вращателем;
4. Исследовать электромагнитные и гидродинамические процессы в ИПТ с МГД-вращателем
5. Сопоставить полученные результаты теоретических расчетов и экспериментов на физической модели.
6. Полученные результаты использовать при проектировании и изготовлении опытно-промышленной литейной установки.
Объектом исследования является индукционная тигельная печь с МГД- вращателем расплава.
Предмет исследования - тепловые, гидродинамические и электромагнитные процессы, протекающие в расплаве в ИПТ с МГД- вращателем.
Научная новизна исследования состоит в том, что предложена параметрическая математическая модель, позволяющая одновременно проводить анализ тепловых, электромагнитных и гидродинамических процессов, протекающих в ИТП с МГД-вращателем.
Практическая значимость работы заключается в том, что исследование было завершено внедрением опытно-промышленной литейной установки, которая была изготовлена по ТЗ заказчика.


Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь студентам в написании работ!


1. По результатам обзора литературы выявлено, что ИТП широко применяются в различных отраслях металлургии для плавки и приготовления сплавов. В индукционных печах присутствует естественная двухконтурная циркуляция расплава.
2. Для увеличения интенсивности течений расплава в тигельных печах используется МГД-вращатель. С его помощью в ИТП возникает одноконтурное движение, что хорошо сказывается на перемешивание сплава. Это позволяет приготавливать легированные алюминиевые сплавы высокого качества. Применение МГД-вращателя позволяет регулировать как направление течений, так и их скорость в широком диапазоне. МГД-вращатель имеет простую конструкцию и высокую надежность.
3. Построена параметрическая математическая 2D модель ИТП с МГД-вращателем. Проведенные на ней эксперименты показали, что, применяя МГД-вращатель, можно в несколько раз увеличить скорость течений расплава в ИТП.
4. Исследование физических процессов на лабораторной установке ИТП с МГД-вращателем подтвердили характер течений расплава в тигле и возможность его управления.
5. На основе всех полученных результатов математического и физического моделирования разработана и изготовлена литейная установка для получения легированных алюминиевых сплавов. Установка передана на завод, где будут проводиться последующие испытания МГД-вращателя.



1. Вайнберг А. Н. Индукционные печи. - М.: Энергия, 1967. - 172 с.
2. Фризен В.Э. Индукционные комплексы для инновационных электрометаллургических технологий. Дис. д-ра. техн. наук: 05.09.10 / В.Э. Фризен. Екатеринбург. - 2014. - 314 с.
3. Иванова Л.И., Гробова Л.С., Сокунов Б.А., Сарапулов С.Ф. Индукционные тигельные печи: Учебное пособие. 2-е изд., перераб. и доп. / Екатеринбург: Изд-во УГТУ - УПИ, 2002. 87 с.
4. Верте Л. А. МГД-технология в производстве черных металлов. - М.: Металлургия, 1990. - 120 с.
5. Слухоцкий А. Е., Немков В. С., Павлов Н. А., Бамунэр А. В. Установки индукционного нагрева: Учебное пособие для вузов. Под ред А.Е. Слухоцкого. - Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1981. - 328 с.
6. Сарапулов Ф. Н., Сарапулов С.Ф., Шымчак П. Математические модели линейных индукционных машин на основе схем замещения. Учебное пособие. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2001. - 236 с.
7. Фарбман С. А., Колобнев И. Ф. Индукционные печи для плавки металлов и сплавов. Издание 5-е дополненное и переработанное. - М.: Металлургия, 1968. - 496 с.
8. Фомин Н. И., Затуловский Л. М. Электрические печи и установки индукционного нагрева. - М.: Металлургия, 1979. - 247 с.
9. Кобусинский В., Станек Е. Технико-экономические эффекты внедрения тигельной индукционной печи средней частоты фирмы Junker на литейном заводе АО MAHLE Кротошин // Журнал для литейщиков. - Кротошин, 2003. - с. 56-58.
10. Траузедель Д., Шлюкебер Д., Донбах Ф. Реализация специальных технологических и металлургических задач в оптимизированных индукционных печах средней частоты // Бюллетень. Журнал для литейщиков №1. - 2003. - С. 20-23.
11. Лузгин В. И., Петров А. Ю., Сарапулов Ф. Н., Томашевский Д. Н., Фризен В. Э. Исследование режимов работы плавильного комплекса "преобразователь частоты - индукционная тигельная печь"// Сборник докладов VII симпозиума "Электротехника 2010 год. Перспективные виды электрооборудования для передачи и распределения энергии". - Москва, 2003. - с. 181-187.
12. Сарапулов Ф. Н., Сокунов Б. А., Фризен В. Э. Индукционная тигельная печь как электромеханический преобразователь энергии // Сб. тез. научно-практического семинара "Энергосберегающие техника и технологии. - Екатеринбург, 2003. - С. 50.
13. Сарапулов Ф. Н., Фризен В. Э., Сарапулов С. Ф., Лузгин В. И. Управление процессом перемешивания в индукционной тигельной печи // Сборник материалов Всероссийской студенческой олимпиады, научно-практической конференции и выставки студентов, аспирантов и молодых ученых "Энерго- и ресурсосбережение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии". - Екатеринбург, 2001. - С. 91-95.
14. Mortimer J. Tomorrow's Induction Melt Shop Technologies Today // Foundry. - №3. - 1999 pp.
15. Блинов Ю. И., Васильев А. С., Никаноров А. Н. и др. Современные энергосберегающие технологии: Учебное пособие для вузов. - СПб.: СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2000. - 564 с.
16. Траузедель Д., Шлюкебер Д., Донбах Ф. Реализация специальных технологических и металлургических задач в оптимизированных индукционных печах средней частоты // Бюллетень. Журнал для литейщиков №1. - 2003. - С. 20-23.
17. Лузгин В.И., Черных И.В., Фризени В.Э. и др. Исследование воздействия на жидкометаллическую загрузку индукционной тигельной печи электромагнитных полей сложного гармонического состава // Сб. тез. докладов 2-го научно-практического семинара "Проблемы и достижения в промышленной энергетике", Екатеринбург, 2002. с. 46
18. Тимофеев В.Н., Первухин М.В., Хацаюк М.Ю. и др. МГД- технологии в металлургии. Интенсивный курс Специализация IV. - СПб. : СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2013. - 250 с.
19. М.Ю.Хацаюк. Индукционная установка с МГД воздействием в процессе приготовления и разливки высоколегированных алюминиевых сплавов. Дис. канд. техн. наук: 05.09.01 / М. Ю. Хацаюк. Красноярск. - 2013. - 154 с
20. Болотин К. Е., Фризен В. Э., Швыдкий Е. Л. // Управляемое движение металла в индукционной тигельной печи для получения синтетического чугуна: сб. докл. 4-й междунар. науч.-практ. конф. в рамках выстав. «Энергосбережение. Отопление. Вентиляция. Водоснабжение» / науч. ред. Ф. Н. Сарапулов. - Екатеринбург : Издательство УМЦ УПИ, 2015. - С. 106-109.
21. Ландау Л.Д., Лифштец Е.М.. Теоретическая физика: Учебное пособие в 10 т. Т. II. Теория поля. - 7-е изд., испр. М.: «Наука», - 1988. 512 с.
22. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. М.: Высшая школа, 1964.
23. ANSYS. ANSYS Help system.
24. Baake E., Nacke B., Umbrashko A., and Jakovics A. Large eddy simulation modeling of heat and mass transfer in turbulent recirculated flows // Magnetohydrodynamics. 2003. No. 3. pp. 291-298
25. Baake E., Langejuergen M., Kirpo M., and Jakovics A. Analysis of transient heat and mass transfer processes in the melt of induction channel furnaces using LES 2009. No. 3. pp. 385-392.
26. Kirpo M., Jakovics A., Baake E., and Nacke B. LES study of particle transport in turbulent recirculated liquid metal flows // Magnetohydrodynamics. 2009. No. 3. pp. 439-450.
27. Патанкар, С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. М.: «Энергоатомиздат», - 1984. 154 с.
28. Булов И.А., Исаев С.А. Моделирование турбулентных течений. СПб.: БГТУ, 2001.
29. Ferziger J.H., Peric M. Computational methods for fluid dynamics. Berlin: Springer verlag, 2002.
30. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика: гидродинамика. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2001. 48 с.
31. Остроумов Г.А. Свободная тепловая конвекция в условиях внутренней задачи. М.: Гостехиздат, 1952.
32. Гершуни Г.З., Жуховицкий Е.М. Конвективная устойчивость несжимаемой жидкости. М.: Наука, 1972.
33. Гершуни Г.З., Жуховицкий Е.М. Устойчивость конвективных течений. М.: Наука, 1989.
34. Menter F.R. Two-Equation Eddy-Viscosity Turbulence Models for Engineering Applications // AIAA Journal. 1994. No. 8. pp. 1598-1605.
35. Menter F.R. Ten Years of Experience with the SST Turbulence Model // Turbulence, Heat and Mass Transfer. 2003. No. 4. pp. 625-632.


Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2024 Cервис помощи студентам в выполнении работ