Индукционные магнитогидродинамические машины технологического назначения для электромехани-ческого воздействия на металлические расплавы

• Автор: Сарапулов, Сергей Федорович
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 291 с. : 69 ил.

Введение
Содержание

Глава 1. Конструкции и принципы действия индукционных МГД-машин

1.1. Классификация индукционных МГД-машин (ИМГДМ)

1.2. Особенности процессов в ИМГДМ

1.3. Особенности синтеза конструкций многоиндукторных ИМГДМ

1.4. Задачи исследования

Глава 2. Математические модели ИМГДМ

2.1. Моделирование электромагнитных процессов ИМГДМ

2.2. Математическая модель электромагнитных процессов на основе Е-Н-четырехполюсников
2.3. Математическая модель электромагнитных процессов на основе метода конечных элементов (МКЭ)
2.4. Метод конечных разностей для осесимметричных устройств
2.5. Математическое моделирование электромагнитных процессов на
основе детализированных схем замещения (ДСЗ)
2.6. Моделирование тепловых процессов ИМГДМ
2.6.1. Математическая модель тепловых процессов на основе метода конечных разностей (МКР)
2.6.2. Математическая модель тепловых процессов на основе МКЭ
2.6.3. Математическая модель тепловых процессов на основе эквивалентных схем замещения (ЭТС)
2.7. Моделирование гидродинамических процессов ИМГДМ
2.7.1. Математическая модель гидродинамических процессов
на основе МКР цилиндрической ИМГДМ с пульсирующим
или бегущим по оси магнитным полем
2.7.2. Математическая модель гидродинамических процессов
на основе метода конечных элементов
2.7.3. Упрощенные модели расчета поля скоростей
2.8. Выводы
Глава 3. Электромагнитные перемешиватели металлических расплавов
3.1. Электромагнитный перемешиватель расплавов цветных металлов для машины непрерывного литья заготовок
3.2. Исследование характеристик электромагнитных перемешивателей при различных схемах соединения обмотки и различных частотах питающего тока
3.3. Исследование характеристик ЭМП расплавов с микрочастицами
3.4. Исследование характеристик ЭМП специальных расплавов
3.5. Особенности компенсации реактивной мощности в ЭМП
3.6. Выводы
Глава 4. Электромагнитные вращатели металлических расплавов в плавильных агрегатах
4.1. Применение электромагнитных вращателей металла в плавильных агрегатах
4.2. Конструкции электромагнитных вращателей расплава

4.3. Исследование характеристик бокового электромагнитного вращателя
4.4. Исследование характеристик торцевого электромагнитного вращателя
4.5. Особенности определения параметров лобовых частей кольцевой
обмотки
4.6. Особенности компенсации реактивной мощности электромагнитного вращателя
4.7. Исследование тепловых процессов в электромагнитном вращателе
4.8. Выводы
Глава 5. Индукционные многофазные МГД-насосы с плоскими каналами
5.1. Конструкции индукционных МГД-насосов
5.2. Особенности учета влияния поперечного краевого эффекта
5.3. Исследование характеристик МГД-насоса для цинка
5.4. Особенности компенсации реактивной мощности МГД-насоса
5.5. Выводы
Глава 6. Опытно-промышленная реализация разработок
6.1. Электромагнитный перемешиватель магниевых сплавов
в герметичных емкостях
6.2. Электромагнитный перемешиватель медных и алюминиевых сплавов
6.3. Электромагнитный перемешиватель специальных расплавов
6.4. Лабораторные модели электромагнитных вращателей расплава
6.5. Лабораторная модель МГД - насоса
6.6. Выводы
Заключение
Список литературы
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Приложение 4
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. В современных экономических условиях машиностроительный комплекс и многие другие потребители продукции металлургических предприятий предъявляют высокие требования к качеству первичной составляющей своей продукции, при этом предпочтение отдается продукции с меньшей стоимостью. Решение данной проблемы особенно актуально в настоящее время, когда вопросы качества и стоимости продукции играют существенную роль, так как приходится испытывать жесткую конкуренцию со стороны зарубежных производителей. Решение данного вопроса кроется в создании высокопроизводительного электротехнологического оборудования, удовлетворяющего всем требованиям металлургического производства и в то же время обладающего минимальной стоимостью в производстве и эксплуатации.
Вот уже не одно десятилетие одним из наиболее перспективных методов плавки металлов является индукционная плавка в индукционных тигельных печах (ИТП). Большой популярностью ИТП пользуется благодаря как ее простому обслуживанию в процессе технологического цикла, так и возможности получения металла достаточно дешевым способом. Но к качеству металла, получаемого таким способом, предъявляются все более высокие требования. И уже не раз отмечалось, что перспективным направлением развития технологии производства металлов и сплавов является применение методов силового воздействия электромагнитным полем на жидкометаллические среды. При достаточно высокой напряженности электромагнитного поля можно получить интенсивное перемешивание металла в ванне печи. Поэтому естественен интерес к электромагнитным и гидродинамическим явлениям, происходящим в жидком металле. И в свою очередь актуален вопрос создания методов расчета электромагнитных устройств, в которых силовое воздействие на жидкий металл посредством магнитного поля является основой для проведения технологического процесса. Часть этих технологий связана с

Рис. 1.11. Переход к цилиндрической ЛИМ
Рис. 1.12. ЗБ - модель цилиндрической ЛИМ
Тип индуктора (сердечника)
Односторонний
индуктор
Двусторонний
индуктор
■ ■ ■ I
Сердечник без обмотки
Барабанная
обмотка
Кольцевая
обмотка
Нет обмотки
1ИП1ІП
Индуктор 1 Канал
Сердечник 1 Канал
Индуктор 2 Канал
Сердечник 2 Канал
Индуктор
Рис. 1.13. МГД - устройства с многослойной системой сердечников