Введение
1 Магнитогидродинамические устройства для перекачивания жидких металлов 8
1.1 Применение МГД - устройств 8
1.2 Электромагнитный лоток 9
1.3 Термоэлектрические насосы 10
1.4 Насос с вращающимся магнитным полем 10
1.5 Насос на постоянных магнитах 11
1.6 Кондукционные насосы 11
1.6.1 Кондукционный насос постоянного тока 12
1.6.2 Кондукционный насос переменного тока 14
1.6.3 Кондукционные насосы металлургического назначения 15
1.7 Выводы по главе 19
2 Физическая и математическая модель одновиткового насоса
трансформаторного типа. Моделирование процесса транспортирования жидкого металла 21
2.1 Расчет, конструирование и изготовление одновиткового МГДН
трансформаторного типа 21
2.1.1 Канальная часть 21
2.1.2 Основной трансформатор 23
2.1.3 Электромагнит 24
2.2. Проведение экспериментов на физической модели МГДН 29
2.2.1 Трансформатор с короткозамкнутым витком 29
2.2.2 Определение КПД трансформатора 29
2.2.3 Определение тока трансформатора в зависимости
от нагрузки 30
2.2.4 Сдвиг фаз тока и напряжения трансформатора и основной катушки 30
2.2.5 Эксперимент с определением сдвига фаз тока в основной катушке I1и
тока в канале IKна физической модели 31
2.2.6 Последовательное включение основного трансформатора и
электромагнита на холостом ходу без металла в металлопроводе 32
2.2.7 Увеличения тока в цепи с помощью подключения ёмкости 32
2.2.8 Последовательное включение основного трансформатора с нагрузкой
в виде канала заполненного металлом и электромагнита 33
2.2.9 Определение влияния сдвига фаз тока в основной катушке I1и тока в
катушке электромагнита 2 на перепад давления в канале насоса 34
2.2.10 Проведение тепловых испытаний на физической модели
МГДН 35
2.3 Выводы по главе 35
3 Математическое моделирование одновиткового МГДН трансформаторного
типа 36
3.1 Постановка задачи и основные допущения 36
3.2 Задание нагрузок в математической модели 40
Список использованных источников 45
Актуальность. В настоящее время на металлургических заводах в процессе плавильно-литейного производства сплавов цветных металлов существует потребность в сравнительно простых и надежных устройствах для перекачивания расплава металлов из стационарных печей в литейные машины и установки.Данная задача решается путем использования поворотных гидравлических печей, но их стоимость в разы больше стационарных, так же требуется большая высота цеха для их установки. С другой стороны, задачу автоматизированного перекачивания металла можно решить с помощью МГД - устройств. Кондукционные МГД - насосы дозаторы позволяют получить относительно большие электромагнитные давления в небольших рабочих зонах. Электромагнитные характеристики кондукционных МГД - насосов позволяют полностью автоматизировать процесс транспортирования, дозирования и подогрева расплава металла.
Объект исследования. Кондукционный МГД - насос трансформаторного типа с каналом из нержавеющей стали и электромагнитом.
Предмет исследования. Электромагнитные процессы,протекающие в различных узлах насоса.
Цель работы. Провести исследование электромагнитных процессов кондукционного МГД - насоса трансформаторного типа для получения оптимальных параметров с целью улучшения энергетических и силовых характеристик и выдачи рекомендаций для создания промышленного образца.
Задачи:
1. Разработка конструкции физической модели;
2. Изготовление физической модели;
3. Разработка математической модели;
4. Проведение экспериментов на физической и математической модели;
5. Проведение анализа полученных данных;
6. Выдача рекомендаций по конструкции МГДН для получения наилучших электротехнических характеристик и усилий.
Научная новизна и значимость работы. Получены новые зависимости влияния расположения электромагнита, сдвига фаз токов и их изменение на возникающие усилия в жидком металле кондукционного МГД - насоса трансформаторного типа.
Методы исследования. Поставленные задачи решены современными методами вычислительной математики. При разработке численной модели применялся метод конечных элементов (МКО) для решения задачи электродинамики в программной среде Ansys.
Апробация работы.Основные положения и научные результаты работы докладывались, обсуждались на следующих конференциях:
1. I международная научно-техническая конференция (Пермь, 2015).
2. Х Юбилейная Всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием, посвященная 80-летию образования Красноярского края.
3. Международная научно-техническая конференция студентов,аспирантов и молодых учёных.
