Научный руководитель : доктор технических наук, профессор Кувалдин Александр Борисович МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) Аспирант: Васильев Сергей Александрович Москва, 2011

Основные преимущества: Отсутствие загрязнения расплава материалом тигля Отсутствие загрязнения расплава материалом тигля Интенсивное электромагнитное перемешивание Интенсивное электромагнитное перемешивание Управления формой фронта кристаллизации Управления формой фронта кристаллизации Плавка тугоплавких и химически активным металлов Плавка тугоплавких и химически активным металлов Работа в контролируемой атмосфере при любом давлении Работа в контролируемой атмосфере при любом давлении 2

Индукционная вакуумная печь с холодным тиглем Холодный тигель индукционной печи 3

4 а – неразрезные ; б - е – разрезные ; б, в – с замкнутыми секциями, мало - и многосекционные соответственно ; г, д – с разомкнутыми секциями ; е – пластинчатые. 1 – секция ; 2 – изоляционный слой ; 3 – расплав ; 4 – охлаждающая среда.

5

Большие тепловые потери Большие тепловые потери Электрические потери в холодном тигле (ХТ) Электрические потери в холодном тигле (ХТ) Возможность возникновения электрических пробоев между элементами проводящего тигля Возможность возникновения электрических пробоев между элементами проводящего тигля Влияние контактного сопротивления расплав – тигель на Влияние контактного сопротивления расплав – тигель на распределение токов в тигле и загрузке распределение токов в тигле и загрузке 6 Инженерный расчёт с использование схемы замещения Инженерный расчёт с использование схемы замещения по общему магнитному потоку по общему магнитному потоку Экспериментальные исследования методом калориметрирования Экспериментальные исследования методом калориметрирования Трёхмерное компьютерное моделирование Трёхмерное компьютерное моделирование

7

1)Задание параметров индуктора, загрузки, экрана 2)Задание диапазона расчётной области и её разбиения 3)Разбиение проводящих элементов на кольца по осям OR и OZ цилиндрической системы координат 4)Расчёт токов каждого кольца разбиения проводящих элементов методом индуктивно – связанных контуров ( ИСК ) 5)Замена каждого кольца круговым витком с током 6)Расчёт составляющих напряжённости магнитного поля от каждого кругового витка с током в каждой точке разбиения расчётной области и суммарного значения напряжённости в этих точках от всех контуров 7)Расчёт активных и реактивных мощностей для проводящих и непроводящих участков системы, полной мощности, электрического КПД и коэффициента мощности системы 8

Круговойконтур 9

10

11

12

13 Внутренний экран ( сплошной экран, эквивалентный ХТ в ИПХТ и ЗЭ в ИТП ) Наружный экран ( реальный электромагнитный экран печи )

14

15

16

Разрез секции ХТ 17

18

19

20

21

Разработана программа EM_Pole для расчёта осесимметичных индукционных систем с наружными и внутренними электропроводящими экранами. Разработана программа EM_Pole для расчёта осесимметичных индукционных систем с наружными и внутренними электропроводящими экранами. Получены предварительные результаты для дополнения программы EM_Pole расчётным модулем, позволяющим заменять реальный секционированный ХТ печи типа ИПХТ или ЗЭ ИТП эквивалентным сплошным экраном. Получены предварительные результаты для дополнения программы EM_Pole расчётным модулем, позволяющим заменять реальный секционированный ХТ печи типа ИПХТ или ЗЭ ИТП эквивалентным сплошным экраном. Планируется использовать специализированные пакеты программ (Ansys, Elcut) и результаты физических экспериментов для разработки инженерной методики расчёта печей ИПХТ с различной конструкцией ХТ. Планируется использовать специализированные пакеты программ (Ansys, Elcut) и результаты физических экспериментов для разработки инженерной методики расчёта печей ИПХТ с различной конструкцией ХТ. 22