感应器设计计算作业

感应器设计计算作业感应器设计计算已知：设计炉子容量：200kg；炉炼材料：钢，材料密度：7.2g/cm3;浇注温度：1700℃；浇注温度下炉料热焓：0.42kW.h/Kg;熔炼时间：1h镁砂坩埚导热系数：2.9W/m.℃隔热石棉板导热系数：0.21W/m.℃炉壳温度：50℃；炉料电阻率：常温1×10-5Ω.cm；液态1.37×10-4Ω.cm；感应器电阻率：1.75×10-6Ω.cm感应器端电压：250V；电流密度：2500Hz;液态炉料黑度：0.36补偿电容量：125*10-6F提示：1）依据容炼材料及熔炼量计算坩埚及感应器的尺寸...

感应器设计计算已知：设计炉子容量：200kg；炉炼材料：钢，材料密度：7.2g/cm3;浇注温度：1700℃；浇注温度下炉料热焓：0.42kW.h/Kg;熔炼时间：1h镁砂坩埚导热系数：2.9W/m.℃隔热石棉板导热系数：0.21W/m.℃炉壳温度：50℃；炉料电阻率：常温1×10-5Ω.cm；液态1.37×10-4Ω.cm；感应器电阻率：1.75×10-6Ω.cm感应器端电压：250V；电流密度：2500Hz;液态炉料黑度：0.36补偿电容量：125*10-6F提示：1）依据容炼材料及熔炼量计算坩埚及感应器的尺寸2）依据熔炼材料及熔炼温度等计算感应炉的功率3）计算感应器的电器参数坩埚尺寸：总容积：由题目及设计条件，有：M=200kg=200×103g，rm=7.2g/cm3，K=75%=0.75液体金属体积：Vg=M/rm=200×103/7.2=2.78×104cm3坩埚总容积：Vz=Vg/K=2.78×104/0.75=3.71×104cm32)平均直径和深度：a=0.5~1.0，取a=0.8，由公式：得：金属液高度，坩埚深度，圆整后，取3)其余厚度：炉衬厚度=a1×d2=0.175×30.49=5.34cm(a1取0.175)绝热层厚取5mm坩埚平均壁厚=5.34-0.5=4.84cm底厚(厚度增加量，取a3=15mm)=4.84+1.5=6.34cm，圆整后，取6.5cm底部绝缘层厚度：Δa=10mm=1.0cm感应器尺寸：D2==30.49+2×4.84=40.17cm，圆整后，取D2=40.2cm1)感应器内径=30.49+2×5.34=41.17cm，圆整后，取d1=41.2cm2)感应器高度=1.1×41.2=45.32cm(b=1.1)，圆整后，取h1=46cm加热功率：熔化功率热损耗功率：坩埚口向外的热辐射量：当=0.36×5.7=2.052W/(m2·k4)Am=0.25×πd22=0.25×3.14×30.492=729.8cm2=7.298×10-2m2坩埚侧壁热传导量（高温炉料-坩埚壁-绝热层-感应器-冷却水）：坩埚底部热传导量（高温炉料-坩埚底-绝热层-支架-炉壳）：坩埚底Ag=πD22/4=0.25×3.14×40.22=0.127m2绝热层面积Aa=πd12/4=0.25×3.14×41.22=0.133m2则全部热损耗功率：=9.07+18.6+3.18=30.85kW3)总功率和热效率：η1—变频效率，η1=0.8（中频发电机组）；η2—电容效率，η2=0.97；η3—感应器效率,η3=0.8；η4—输电线路效率，η4=0.95（在0.7~0.9之间，合格）=0.8×0.97×0.8×0.95=0.59感应熔炼电气参数：f=2500Hz>fmin，满足要求。感应器线圈参数：1)炉料、感应器有效电阻R1、R2：感应器、炉料透入深度Δ1、Δ2：感应器、炉料有效电阻R1、R2：k3=0.7~0.95（填充系数），与绝缘方式有关，取k3=0.852)感应器、炉料感抗：由于匝数未知，先按单匝计算感抗μ0=4π×10-7d1/h1=41.2/46=0.9，查表得：K1=0.71d2’/h2=(30.49-1.17)/38.11=0.77，查表得：K2=0.753)炉料—感应器系统互感抗：h1/h2=46/38.11=1.2，d1/h1=41.2/46=0.9，查图得：Km=1.234)炉料——感应器系统阻抗：折算系数：等效电阻、等效感抗：等效系统的阻抗：5)炉子电效率和自然功率因数炉子的电效率：炉子的自然功率因数：6)电源供给感应器有功功率及单匝感应器电流与电压：加热、熔炼炉料所需的有功功率：供给感应器的有功功率：单匝感应器电流与电压：7）感应器总匝数：UH——电源的额定电压，UH=(125-600)V，为方便使用，取UH=380VUi——感应器的端电压，Ui=(85~90)%UH=0.9×380=342V，取匝数N=38)输入感应器电流：9)感应器尺寸：感应器铜管外径：，圆整后，取dv=13cm感应器外径：铜管壁厚：10)感应器——炉料系统实际阻抗：系统实际等效电阻：系统实际等效感抗：系统实际等效阻抗：11)补偿电容所需补偿的无功功率：所需补偿的电容量：并联电容的数量：，即需22个。12)感应器截面电流密度的校验：有效导电面积：验证：<=100A/mm2，符合要求。13）感应器的水冷计算：冷却水带走的热量：所需冷却水的体积流量：冷却水的流速v：水管内径：水管截面积：于是，水流速度：紊流校验：>2300，故为紊流。所有计算完成。

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