Индукционный МГД-насос с одноплоскостной концентрической обмоткой индуктора для транспортировки магния

• Автор: Тарасов, Федор Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 148 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР КОНСТРУКЦИЙ И МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ МАГНИТОГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ СОЗДАНИЯ НАПРАВЛЕННОГО ДВИЖЕНИЯ ПОТОКА ЖИДКОГО МЕТАЛЛА
1.1 Кондукционные МГД-устройства для создания направленного движения потока жидкого металла
1.2 Индукционные МГД-устройства для создания направленного движения потока жидкого металла

1.3 Математические модели МГД-устройств

1.4 Постановка задач исследования

1.5 Выводы

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ МГД-НАСОСА

2.1 Блок-схема расчета МГД-насоса

2.2 Электромагнитная модель
2.3 Расчет расход-напорной характеристики насоса
2.4 Тепловая модель МГД-насоса
2.4.1 Особенности тепловой модели МГД-насоса
2.5 Верификация модели МГД-насоса
2.6 Выводы
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ОБМОТОК ПЛИН
3.1 Сравнение схем обмоток ПЛИН с различным числом полюсов
3.2 Сравнение схем обмоток с различным относительным шагом и числом зон
3.3 Выводы
ГЛАВА 4 ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ МГД-НАСОСА С ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ
4.1. Описание технологии производства магниевых сплавов с применением МГД-насосов
4.2 Физическая модель МГД-насоса
4.3 Технология изготовления плоских обмоток с высокотемпературной изоляцией

4.4 Исследование тепловых режимов МГД-насоса с высокотемпературной изоляцией
4.5 Выводы
Глава 5. КОНСТРУКЦИЯ МГД-НАСОСА С ПРЕДЕЛЬНЫМИ ТЕХНИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ
5.1 Выбор параметров источника питания
5.2 Оптимизация размеров пазовой зоны МГД-насоса
5.3 Расход-напорная характеристика МГД-насоса
5.4 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение 1 РАСЧЕТ ЛИНЕЙНОЙ ИНДУКЦИОННОЙ МАШИНЫ МЕТОДОМ МНОГОСЛОЙНЫХ ДЕТАЛИЗИРОВАННЫХ СХЕМ ЗАМЕЩЕНИЯ
Приложение 2 ДОКУМЕНТЫ О ВНЕДРЕНИИ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования. Применение
магнитогидродинамических (МГД) устройств в системе транспорта жидких металлов применяется достаточно давно. Существенный подъем в данной области наблюдался в период с начала 60-х годов. Это было связано с разработками в области ядерной энергетики. Примерно в то же время началось интенсивное внедрение МГД-техники в металлургию. В частности, получили распространение МГД-насосы и МГД-дроссели в системах транспорта жидкого металла. Часть разработок того времени работают и по сей день. Данные агрегаты работают в агрессивных средах и областях высоких температур, поэтому применение к ним традиционных технологий электромашиностроения представляет существенные трудности. Для увеличения эффективности и надежности разрабатываемых устройств необходимы новые материалы и технологии для изоляции обмоток, которые появились сравнительно недавно и не были доступны разработчикам [39].
Магнитогидродинамические насосы применяют для принудительной подачи магниевых сплавов по металлотракту из ванны печи в разливочную машину (Рисунок 1.1), это связано с тем, что магний обладает высокой
химической активностью по отношению к кислороду. При достижении некоторой
предельной температуры магний при взаимодействии с кислородом загорается [65, 86].
Современное состояние производства магниевых
сплавов с применением МГД-насосов характеризуется
довольно высоким уровнем брака, обусловленного
выходом из строя МГД-насоса в процессе отливки.
Рисунок 1.1 - Схема технологического процесса получения слитка магниевого сплава

2.2 Электромагнитная модель
Электромагнитная модель основана на методе детализированных электрических и магнитных схем замещения [59, 60].
Расчетная область модели включает в себя послойно индуктор, теплоизоляцию канала, проводящую стенку канала и металл в канале. По продольной оси можно выделить участки краевых зон и участки активной зоны. Моделируемый МГД-насос представляет собой плоско-симметричную систему, плоскость антисимметрии которой разделяет насос на две равные части с разноименными магнитными полюсами относительно этой плоскости (Рисунок 2.2).
участки
Рисунок 2.2 - Моделируемая область
На рисунке 2.3. показан участок детализированной схемы замещения моделируемого плоско-симметричного насоса.
Для замыкания магнитного потока за границей следа плоскости антисимметрии в слоях модели, граничащих с ним, установлены магнитные шунты - магнитные сопротивления, определяемые искусственно завышенной магнитной проницаемостью в тангенциальном направлении.