В процессе нагрева, и теплового к. п. д. нагревателя

Определение мощности, поглощаемой заготовкой

Потери на излучение и теплоизоляцию

Часть тепловой энергии теряется на излучение и нагрев теплоизоляции.

Потери Δ P_ИЗ =0,57· α _И· [(T_И + 273)⁴ - (T₀ + 273)⁴] ·10^-11 Bт/см²

α _И – коэффициент излучения; T_И, T₀ – температуры изделия и окружающей среды,

α _И =(0,8 – сталь; 0,15 – медь; 0,7 – Аl; 0,8 – шамот; 0,71 - чугун)

Индукторы, в которых время нагрева до высокой температуры (под ковку, штамповку, прокат) достигает нескольких минут, имеют изоляцию из асбеста, керамики, бетона.

Изоляция уменьшает тепловой поток с нагретой поверхности, предохраняет электроизоляцию от повреждения.

Обычно тепловые потери определяют, считая тепловой поток через изоляцию стационарным, т.е. температуру на обеих сторонах стенки изолирующего цилиндра постоянной.

Потери на конвекцию в спокойном воздухе:

Δ P_КОН = 1,86(T_П – T_ОКР)^1,25 ·10 ^{- 4} Bт/см²

При T_П > 800 ºC они меньше, чем Δ P_ИЗ, и, как правило, не учитываются.

Тогда для цилиндрического индуктора тепловые потери:

Δ P_ИЗ =0,57· α _И · [(T_И + 273)⁴ - (T₀ + 273)⁴] ·2·π·R₂·α ·10^-11 Bт/см²

Тепловые потери должны составлять 10 ÷ 15 % от Р_ПОЛ, c увеличением толщины тепловой изоляции термический коэффициент полезного действия растет, а электрический коэффициент полезного действия падает. Полный К.П.Д. при этом остается в допустимых пределах при выполнении соотношения D₁/ D₃ = 1,4 ÷ 1,8 при нагреве стали до 1200 ºC.

В нагревателе периодического действия по мере повышения температуры нагреваемой заготовки возрастет ее удельное сопротивление и сильно меняется магнитная проницаемость ферромагнитных материалов. Поэтому активное и реактивное сопротивления заготовки, эквивалентные параметры индуктора и поглощаемая мощность также меняются в процессе нагрева.

Примерный характер изменения мощности в процессе нагрева при постоянном напряжении на индукторе (U-д =- const) показан на рис.5. Конкретный вид кривой зависит от геометрии системы и степени проявления поверхностного эффекта.

Опыт показывает, что для приближенных расчетов можно принимать

Если рассчитывать индуктор на эту мощность только в горячем режиме, можно обеспечить весь цикл нагрева и требуемое за цикл среднее значение мощности. Именно поэтому при электрическом расчете индуктора вместо Р ₂ рекомендуется подставлять

Р _2Г = 0,72 Р ₂ср.

Тепловой к. п. д. индукционного нагревателя

(23)

Дата добавления: 2014-01-04