Экспериментальные исследования тепловых режимов функционирования электрического миксера с электромагнитным перемешивателем на физической модели
Ключевые слова:
электромагнитное поле, тепловое поле, МГД-перемешиватель, миксер сопротивления
Аннотация
Получение высококачественных алюминиевых сплавов во многом зависит от надежности и эффективности функционирования электрического миксера сопротивления (одного из основных узлов плавильно-литейного агрегата), обеспечивающего автоматическое регулирование теплового режима. Необходимость повышения его энергоэффективности и надежности обусловливает актуальность исследований распределения электромагнитных и тепловых полей внутри и снаружи миксера и их проникновения в расплав. Статья посвящена оценке электромагнитного и теплового влияния на эффективность работы физической модели миксера, масштабируемой на реальный плавильно-литейный агрегат емкостью 40–60 т. Рассмотрена физическая модель миксера сопротивления с электрическими нагревателями и МГД-перемешивателем, а также с оборудованием для измерения температуры, магнитной индукции и количества затраченной электроэнергии. Проведена оценка эффективности функционирования миксера в основных режимах работы при использовании МГД-перемешивателя при естественном охлаждении и при закрытом окне. Отдельно рассмотрены варианты работы МГД-перемешивателя на разной частоте и влияние частоты на распределение магнитного поля в миксере. Определена наилучшая частота для перемешивания расплава в миксере сопротивления.
Литература
1. Мартусевич Е.А., Рыбенко И.А. Совершенствование технологии получения алюминиевых сплавов в миксерах литейного отделения с использованием программно-инструментальной системы моделирования и оптимизации. – Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия, 2022, т. 22, № 4, c. 31–37.
2. Карабанов С.М. и др. Математическое моделирование процесса вакуумного рафинирования расплава кремния в условиях магнитогидродинамического перемешивания. – Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета, 2018, № 3 (65), с. 164–170.
3. Христинич Р.М., Христинич А.Р., Христинич Е.В. Энергетические характеристики индукционной машины с жидкометаллическим рабочим телом. – Вестник КрасГАУ, 2013, № 9 (84), с. 218–223.
4. Хрипченко С.Ю. и др. Разработка и создание лабораторной модели промышленной печи с МГД-перемешиванием для алюминия и его сплавов. – Вестник Пермского научного центра УРО РАН, 2018, № 1, с. 13–22.
5. Христинич Р.М., Христинич А.Р., Христинич Е.В. Анализ надежности электрических нагревателей печи промышленного назначения. – Энергосбережение и водоподготовка, 2018, № 2(112), с. 60–63.
6. Винтер Э.Р., Гуляшинова А.А. Современные системы электронагрева миксеров для приготовления алюминия и его сплавов. – Технологии XXI века: проблемы и перспективы развития, 2016, с. 65–70.
7. Темеров А.А., Михайлов Д.А. Исследование качества алюминиевых сплавов, получаемых в миксере с комбинированным нагревом. – Вестник Воронежского государственного технического университета, 2009, т. 5, № 11, с. 80–84.
8. Максимов А.А., Хацаюк М.Ю., Тимофеев В.Н. Анализ влияния нормальной составляющей электромагнитных сил в процессе МГД-перемешивания расплава. – Технология легких сплавов, 2018, № 4, с. 106–112.
9. Винтер Э.Р., Тимофеев В.Н. Электромагнитные силы в расплаве при магнитогидродинамическом перемешивании с системой питания импульсными токами. – Современные методы и технологии создания и обработки материалов: сб. научных трудов, 2021, т. 2, с. 73–84.
10. Винтер Э.Р. и др. Магнитогидродинамические перемешиватели жидких металлов с несинусоидальным током. – Цветные металлы и минералы: сб. докладов, 2019, с. 434–441.
11. Тяпин А.А. Индукторы электромагнитных перемешивателей алюминия. – Znanstvena Misel, 2018, № 6-1, с. 64–67.
12. Хрипченко С.Ю. и др. Печь для алюминия и его сплавов с МГД-перемешиванием. – Металловедение и современные разработки в области технологий литья, деформации и термической обработки легких сплавов: сб. докладов, 2016, с. 30.
13. Кузнецов В.А., Морев А.Э. МГД-перемешивание алюминиевого расплава посредством перемещаемых постоянных магнитов. – Интеллектуальный потенциал Сибири: сб. научных трудов, 2021, ч. 3, с. 249–253.
14. Авдулова Ю.С., Боякова Т.А., Авдулов А.А. Эффективное перемешивание металла при малом уровне расплава в печи или миксере. – Электротехника, 2020, № 4, с. 56–61.
15. Тимофеев В.Н., Хацаюк М.Ю. Анализ электромагнитных процессов магнитогидродинамического перемешивания жидких металлов. – Электричество, 2017, № 1, с. 35–44.
#
1. Martusevich E.A., Rybenko I.А. Vestnik Yuzhno-Ural'skogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Metallurgiya – in Russ. (Bulletin of the South Ural State University. Series: Metallurgy), 2022, vol. 22, No. 4, pp. 31–37.
2. Karabanov S.М. et al. Vestnik Ryazanskogo gosudarstvennogo radiotekhnicheskogo universiteta – in Russ. (Bulletin of the Ryazan State Radio Engineering University), 2018, No. 3 (65), pp. 164–170.
3. Hristinich R.M., Hristinich A.R., Hristinich E.V. Vestnik KrasGAU – in Russ. (Bulletin of the Krasnoyarsk State Agrarian University), 2013, No. 9 (84), pp. 218–223.
4. Hripchenko S.Yu. et al. Vestnik Permskogo nauchnogo tsentra URO RAN – in Russ. (Bulletin of the Perm Scientific Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences), 2018, No. 1, pp. 13–22.
5. Hristinich R.M., Hristinich A.R., Hristinich E.V. Energo-sberezhenie i vodopodgotovka – in Russ. (Energy Saving and Water Treatment), 2018, No. 2(112), pp. 60–63.
6. Vinter E.R., Gulyashinova А.А. Tekhnologii XXI veka: problemy i perspektivy razvitiya – in Russ. (Technologies of the XXI Century: Problems and Prospects of Development), 2016, pp. 65–70.
7. Temerov A.A., Mihaylov D.А. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta – in Russ. (Bulletin of the Voronezh State Technical University), 2009, vol. 5, No. 11, pp. 80–84.
8. Maksimov A.A., Hatsayuk M.Yu., Timofeev V.N. Tekhnologiya legkih splavov – in Russ. (Light Alloy Technology), 2018, № 4, с. 106–112.
9. Vinter E.R., Timofeev V.N. Sovremennye metody i tekhnologii sozdaniya i obrabotki materialov: sb. nauchnyh trudov – in Russ. (Modern Methods and Technologies of Creation and Processing of Materials: Collection of Scientific Papers), 2021, vol. 2, pp. 73–84.
10. Vinter E.R. et al. Tsvetnye metally i mineraly: sb. dokladov – in Russ. (Non-Ferrous Metals and Minerals: Collection of Reports), 2019, pp. 434–441.
11. Tyapin А.А. Znanstvena Misel, 2018, No. 6-1, pp. 64–67.
12. Hripchenko S.Yu. et al. Metallovedenie i sovremennye razrabotki v oblasti tekhnologiy lit'ya, deformatsii i termicheskoy obrabotki legkih splavov: sb. dokladov – in Russ. (Metallology and Modern Developments in the Field of Technologies of Casting, De-formation and Heat Treatment of Light Alloys: Collection of Reports), 2016, p. 30.
13. Kuznetsov V.A., Morev A.E. Intellektual'nyy potentsial Sibiri: sb. nauchnyh trudov – in Russ. (Intellectual Potential of Siberia: Collection of Scientific Papers), 2021, part. 3, pp. 249–253.
14. Avdulova Yu.S., Boyakova T.A., Avdulov A.A. Elektrotekhnika – in Russ. (Electrical Engineering), 2020, No. 4, pp. 56–61.
15. Timofeev V.N., Hatsayuk M.Yu. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2017, No. 1, pp. 35–44
2. Карабанов С.М. и др. Математическое моделирование процесса вакуумного рафинирования расплава кремния в условиях магнитогидродинамического перемешивания. – Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета, 2018, № 3 (65), с. 164–170.
3. Христинич Р.М., Христинич А.Р., Христинич Е.В. Энергетические характеристики индукционной машины с жидкометаллическим рабочим телом. – Вестник КрасГАУ, 2013, № 9 (84), с. 218–223.
4. Хрипченко С.Ю. и др. Разработка и создание лабораторной модели промышленной печи с МГД-перемешиванием для алюминия и его сплавов. – Вестник Пермского научного центра УРО РАН, 2018, № 1, с. 13–22.
5. Христинич Р.М., Христинич А.Р., Христинич Е.В. Анализ надежности электрических нагревателей печи промышленного назначения. – Энергосбережение и водоподготовка, 2018, № 2(112), с. 60–63.
6. Винтер Э.Р., Гуляшинова А.А. Современные системы электронагрева миксеров для приготовления алюминия и его сплавов. – Технологии XXI века: проблемы и перспективы развития, 2016, с. 65–70.
7. Темеров А.А., Михайлов Д.А. Исследование качества алюминиевых сплавов, получаемых в миксере с комбинированным нагревом. – Вестник Воронежского государственного технического университета, 2009, т. 5, № 11, с. 80–84.
8. Максимов А.А., Хацаюк М.Ю., Тимофеев В.Н. Анализ влияния нормальной составляющей электромагнитных сил в процессе МГД-перемешивания расплава. – Технология легких сплавов, 2018, № 4, с. 106–112.
9. Винтер Э.Р., Тимофеев В.Н. Электромагнитные силы в расплаве при магнитогидродинамическом перемешивании с системой питания импульсными токами. – Современные методы и технологии создания и обработки материалов: сб. научных трудов, 2021, т. 2, с. 73–84.
10. Винтер Э.Р. и др. Магнитогидродинамические перемешиватели жидких металлов с несинусоидальным током. – Цветные металлы и минералы: сб. докладов, 2019, с. 434–441.
11. Тяпин А.А. Индукторы электромагнитных перемешивателей алюминия. – Znanstvena Misel, 2018, № 6-1, с. 64–67.
12. Хрипченко С.Ю. и др. Печь для алюминия и его сплавов с МГД-перемешиванием. – Металловедение и современные разработки в области технологий литья, деформации и термической обработки легких сплавов: сб. докладов, 2016, с. 30.
13. Кузнецов В.А., Морев А.Э. МГД-перемешивание алюминиевого расплава посредством перемещаемых постоянных магнитов. – Интеллектуальный потенциал Сибири: сб. научных трудов, 2021, ч. 3, с. 249–253.
14. Авдулова Ю.С., Боякова Т.А., Авдулов А.А. Эффективное перемешивание металла при малом уровне расплава в печи или миксере. – Электротехника, 2020, № 4, с. 56–61.
15. Тимофеев В.Н., Хацаюк М.Ю. Анализ электромагнитных процессов магнитогидродинамического перемешивания жидких металлов. – Электричество, 2017, № 1, с. 35–44.
#
1. Martusevich E.A., Rybenko I.А. Vestnik Yuzhno-Ural'skogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Metallurgiya – in Russ. (Bulletin of the South Ural State University. Series: Metallurgy), 2022, vol. 22, No. 4, pp. 31–37.
2. Karabanov S.М. et al. Vestnik Ryazanskogo gosudarstvennogo radiotekhnicheskogo universiteta – in Russ. (Bulletin of the Ryazan State Radio Engineering University), 2018, No. 3 (65), pp. 164–170.
3. Hristinich R.M., Hristinich A.R., Hristinich E.V. Vestnik KrasGAU – in Russ. (Bulletin of the Krasnoyarsk State Agrarian University), 2013, No. 9 (84), pp. 218–223.
4. Hripchenko S.Yu. et al. Vestnik Permskogo nauchnogo tsentra URO RAN – in Russ. (Bulletin of the Perm Scientific Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences), 2018, No. 1, pp. 13–22.
5. Hristinich R.M., Hristinich A.R., Hristinich E.V. Energo-sberezhenie i vodopodgotovka – in Russ. (Energy Saving and Water Treatment), 2018, No. 2(112), pp. 60–63.
6. Vinter E.R., Gulyashinova А.А. Tekhnologii XXI veka: problemy i perspektivy razvitiya – in Russ. (Technologies of the XXI Century: Problems and Prospects of Development), 2016, pp. 65–70.
7. Temerov A.A., Mihaylov D.А. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta – in Russ. (Bulletin of the Voronezh State Technical University), 2009, vol. 5, No. 11, pp. 80–84.
8. Maksimov A.A., Hatsayuk M.Yu., Timofeev V.N. Tekhnologiya legkih splavov – in Russ. (Light Alloy Technology), 2018, № 4, с. 106–112.
9. Vinter E.R., Timofeev V.N. Sovremennye metody i tekhnologii sozdaniya i obrabotki materialov: sb. nauchnyh trudov – in Russ. (Modern Methods and Technologies of Creation and Processing of Materials: Collection of Scientific Papers), 2021, vol. 2, pp. 73–84.
10. Vinter E.R. et al. Tsvetnye metally i mineraly: sb. dokladov – in Russ. (Non-Ferrous Metals and Minerals: Collection of Reports), 2019, pp. 434–441.
11. Tyapin А.А. Znanstvena Misel, 2018, No. 6-1, pp. 64–67.
12. Hripchenko S.Yu. et al. Metallovedenie i sovremennye razrabotki v oblasti tekhnologiy lit'ya, deformatsii i termicheskoy obrabotki legkih splavov: sb. dokladov – in Russ. (Metallology and Modern Developments in the Field of Technologies of Casting, De-formation and Heat Treatment of Light Alloys: Collection of Reports), 2016, p. 30.
13. Kuznetsov V.A., Morev A.E. Intellektual'nyy potentsial Sibiri: sb. nauchnyh trudov – in Russ. (Intellectual Potential of Siberia: Collection of Scientific Papers), 2021, part. 3, pp. 249–253.
14. Avdulova Yu.S., Boyakova T.A., Avdulov A.A. Elektrotekhnika – in Russ. (Electrical Engineering), 2020, No. 4, pp. 56–61.
15. Timofeev V.N., Hatsayuk M.Yu. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2017, No. 1, pp. 35–44
