Национальный исследовательский университет «Московский энергетический институт» Кафедра АЭТУС 1 Инженерная методика расчета системы испарительного охлаждения холодного тигля индукционной печи Е.И. Кабалин, асп.; рук. А.Б. Кувалдин, д.т.н., проф.

Постановка задачи 2 Обзор конструкций и применения ИПХТ Определение конструкции секции ХТ с испарительным охлаждением Проведение теплового расчета Разработка инженерной методики расчета системы охлаждения холодного тигля по принципу тепловой трубы Сравнительный анализ расчета Выводы

Индукционная печь с холодным тиглем 3

Тепловая труба 4

Критерии выбора конструкции (совместимость теплоносителя и материала трубки) 5 Рабочее тело Материал трубки Алюминий Al Медь Cu Железо Fe Никель Ni Нержав. сталь Титан Ti Азот N 2 С**СССС Метан CH 4 ССС Аммиак NH 4 С ССС Метанол CH 3 OH НСССС Вода H 2 O НС СС***С Калий K С Н Натрий Na ССН Примечание. ** С - совместимы, Н - несовместимы, ***- возможно выделение водорода.

Совместимость с конструкцией секции ХТ 6

Патентная заявка конструкции ИПХТ с испарительным охлаждением холодный тигель; 2 - вакуумная камера; 3 – индуктор; 4 – загрузка; 5 - транспортная зона; 6 - зона конденсации; 7 - теплообменник.

Особенности расчета тепловой трубы в индукционной печи с ХТ 8 Наличие электромагнитного поля Вертикальное расположение секций ХТ, т.е. действие гравитационных сил Расположение секций (тепловых трубок) вокруг источника тепла Ограничение тепловой мощности по кипению теплоносителя Ограничение по критическому тепловому потоку

Исходные данные для расчета 9 Тепловой поток от загрузки q тт = (P пот = P т +P э )/F P т – тепловые потери через стенку ХТ от расплава P э - электрические потери в ХТ F – площадь теплонагруженной поверхности Геометрия трубки (секции) Геометрия теплообменника (вторичного контура) Теплофизические данные теплоносителя

Блок схема инженерной методики расчета 10 Оптимальное решение Возможные решения Анализ полученных данных, улучшение данных путем изменения исходных данных Расчеты Тепловой и электрический расчеты всей установки. Определение исходных данных Варианты конструкций, пара теплоноситель-материал трубки, теплофизические данные Постановка задачи Начальные условия, особенности установки с теплонагруженным узлом

Результаты расчета 11 Степень заполнения ТТ,% Удельный тепловой поток q, Вт/см 2 Отводимое тепло в теплообменнике Q, кВт Давление в канале секции, кПа Потери, Вт/см , , ,114032

Экспериментальная установка 12

Сравнительный анализ экспериментальных данных 13 Степень заполнени я ТТ,% Удельный тепловой поток q, Вт/см 2 Отводимое тепло во вторичном контуре Q, кВт Давление в канале секции, кПа Потери, Вт/см , , , Эксперимент 50453, , ,335032

Сводный график расчетных и экспериментальных данных 14

Заключение 15 Предложена конструкция ХТ для ИПХТ Разработана методика расчета Показана адекватность теоретических расчетов ы и позволяющих построить приближенную модель тепловой трубы для ХТ Сравнительный анализ экспериментальных данных показал возможность расширения расчета Методика применима для расчета теплонагруженных узлов электротермических установок других типов с учетом их особенностей