Исследование тепловых и электрических параметров плавки оксидов и стёкол в индукционной печи с холодным тиглем

• Автор: Вавилов, Антон Валерьевич
• Шифр специальности: 05.09.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 226 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. РАЗВИТИЕ ИНДУКЦИОННОЙ ПЛАВКИ В ХОЛОДНОМ ТИГЛЕ В ОБЛАСТИ АТОМНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
И НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1. Развитие технологии индукционной плавки в холодном тигле
1.2. Контроль и управление процессом индукционной плавки
в холодном тигле
1.2.1. Устойчивость процесса индукционной плавки
в холодном тигле
1.2.2. Параметры управления и выбор режима индукционной плавки
в холодном тигле
1.2.3. Методы контроля и регулирования температуры расплава
1.2.4. Автоматизированные системы управления процессом индукционной плавки в холодном тигле
1.3. Иммобилизация радиоактивных отходов методом остекловывания
с использованием индукционной плавки в холодном тигле
2. РАЗРАБОТКА И ОПИСАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ПРОГРАММНО-АППАРАТНОЙ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ И УПРАВЛЯЮЩЕЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ПРОЦЕССОВ ИНДУКЦИОННОЙ ПЛАВКИ
2.1. Разработка и описание аппаратной части исследовательского стенда
2.1.1. Разработка системы измерения напряжений и токов генераторных ламп высокочастотных источников питания
2.1.2. Разработка прецизионной системы калориметрирования
2.1.3. Разработка системы пирометрии и видеонаблюдения
за поверхностью ванны расплава

2.1.4. Разработка системы измерения температуры расплава при помощи высокотемпературных термопар
2.1.5. Разработка системы измерения электрических
параметров индуктора
2.1.5.1. Разработка системы измерения напряжения на индукторе
и конденсаторной батарее, тока индуктора и кабеля конденсаторной батареи
2.1.5.2. Калибровка датчика тока индуктора
2.1.5.3. Калибровка разности фаз между первыми гармониками тока
и напряжения индуктора
2.1.5.4. Исследование аналого-цифрового преобразования сигналов индуктора и выбор оборудования
2.1.6. Разработка и описание системы остановки донного слива расплава при помощи понижения давления в холодном тигле
2.2. Автоматизированное управление в процессе исследований
2.3. Разработка и описание программного обеспечения исследовательского стенда
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВАРКИ СТЕКЛА В ИНДУКЦИОННЫХ ПЕЧАХ С ХОЛОДНЫМ ТИГЛЕМ
3.1. Разработка и исследование методов определения электрического КПД индуктора
3.2. Исследование параметров в процессе стартового нагрева
и наплавления ванны расплава
3.3. Исследование параметров во время стационарных режимов плавки
3.4. Исследование параметров в процессе донного слива расплава
с последующим наплавлением новой ванны расплава
3.5. Исследование параметров во время вертикального перемещения холодного тигля с расплавом в индукторе

3.6. Исследование зависимостей тепловых и электрических параметров индукционной системы от температуры расплава
3.7. Оценка качества стабилизации температуры расплава боросиликатного стекла по косвенным параметрам плавки
3.8. Определение излучательной способности расплава при индукционной плавке в холодном тигле
3.9. Определение удельного электрического сопротивления расплава
в масштабе реального времени плавки
4. ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННОЙ ИНФОРМАЦИОННОИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ В НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
4.1. Определение положения расплава металла в расплаве оксидно-металлического кориума при его плавке в индукционной печи
с холодным тиглем
4.2. Определение мощности, выделяемой в расплаве кориума,
по электрическим параметрам индуктора
4.3. Определение эффективной высоты ванны расплава по косвенным параметрам плавки
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
1. Методика калибровки датчика тока индуктора
2. Методика вычисления разности фаз между первыми гармониками тока
и напряжения индуктора
3. Методика калибровки разности фаз между первыми гармониками тока
и напряжения индуктора
4. Программный генератор сигналов ProGen
5. Заявка на патент в США
6. Интерфейс и краткое описание программного обеспечения исследовательского стенда

На рисунке 1.5, а показан керамический плавитель прямого электронагрева, где 1 - герметичный кожух, 2 - газоход, 3 - узел загрузки отходов, 4 - зона слива, 5 - керамическая облицовка, 6 - теплоизоляция, 7 -расплав стекла, 8 - электроды. На рисунке 1.5, б показан плавитель с холодным тиглем, используемый в России, где 1 - крышка, 2 - коллектор, 3 -водоохлаждаемые секции, 4 - расплав стекломассы, 5 - гарнисаж, 6 -сливное устройство, 7 - индуктор. В России для получения фосфатного стекла применяют электропечи, в которых нагрев происходит за счет прямого прохождения тока промышленной частоты через расплав стекла.

Рисунок 1.5 - Плавители для остекловывания радиоактивных отходов
Современные темпы развития технологий иммобилизации радиоактивных отходов требуют использования всё более производительных плавителей, обладающих к тому же высокой надёжностью и большим сроком службы. Российский плавитель с холодным тиглем, показанный ранее на рисунке 1.5, б имеет стенки, изготовленные из металлических трубок, которые охлаждаются водой и поддерживаются холодными в процессе варки так, что расплав стекла удерживается холодными слоями остывшего стекла у стенок тигля. Такие тигли характеризуются более высокой удельной производительностью (можно применять меньший по размеру тигель, не