Расчетный сопоставительный анализ однофазных перемешивателей жидкого металла

Проведено компьютерное 3D моделирование электромагнитных и гидродинамических процессов в электромагнитной системе, состоящей из однофазного перемешивателя и жидкого металла, находящегося в ванне отражательной печи. Электромагнитная задача для такой системы решалась путем численного решения дифференц...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2015
Hauptverfasser:	Глухенький, А.И., Гороиславец, Ю.М., Токаревский, А.В., Максименко, В.Ю.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут електродинаміки НАН України 2015
Schriftenreihe:	Технічна електродинаміка
Schlagworte:	Електротехнологічні комплекси та системи
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/136384
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Расчетный сопоставительный анализ однофазных перемешивателей жидкого металла / А.И. Глухенький, Ю.М. Гороиславец, А.В. Токаревский, В.Ю. Максименко // Технічна електродинаміка. — 2015. — № 1. — С. 86-90. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-136384
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1363842018-06-17T03:14:08Z Расчетный сопоставительный анализ однофазных перемешивателей жидкого металла Глухенький, А.И. Гороиславец, Ю.М. Токаревский, А.В. Максименко, В.Ю. Електротехнологічні комплекси та системи Проведено компьютерное 3D моделирование электромагнитных и гидродинамических процессов в электромагнитной системе, состоящей из однофазного перемешивателя и жидкого металла, находящегося в ванне отражательной печи. Электромагнитная задача для такой системы решалась путем численного решения дифференциального уравнения для векторного магнитного и скалярного электрического потенциалов, а гидродинамическая - посредством решения уравнений Навье - Стокса для турбулентного течения жидкого металла с использованием k-ε модели. Рассмотрены конструктивные варианты перемешивателя в виде однофазных индукторов с П- и Ш-образными ферромагнитными сердечниками. Показано, что при равных ампервитках и питании их током промышленной частоты они создают практически одинаковые по структуре и интенсивности вихревые течения жидкого металла в ванне печи, однако при этом потребляемая полная мощность во втором случае примерно в 2 раза выше. Установлены существенные отличия этих индукторов по силовому воздействию на жидкий металл и характеру его движения в ванне печи при питании их током пониженной частоты (ниже 20 Гц). Проведено комп'ютерне 3D моделювання електромагнітних і гідродинамічних процесів в електромагнітній системі, яка складається з однофазного перемішувача та рідкого металу, що знаходиться у ванні відбивної печі. Електромагнітна задача для такої системи розв’язувалася шляхом чисельного рішення диференціального рівняння для векторного магнітного та скалярного електричного потенціалів, а гідродинамічна – за допомогою рішення рівнянь Нав'є-Стокса для турбулентної течії рідкого металу з використанням k-ε моделі. Розглянуто конструктивні варіанти перемішувача у вигляді однофазних індукторів з П- і Ш-подібними феромагнітними осердями. Показано, що при рівних ампервитках і живленні їх струмом промислової частоти вони створюють практично однакові за структурою та інтенсивністю вихрові течії рідкого металу у ванні печі, хоча при цьому споживана повна потужність в другому випадку приблизно в 2 рази більша. Встановлено істотні відмінності цих індукторів по силовому впливу на рідкий метал і характеру його руху у ванні печі при живленні їх струмом зниженої частоти (нижче 20 Гц). The computer 3D modelling of electromagnetic and hydrodynamic processes in electromagnetic system consisting of single-phase stirrer and liquid metal in bath reverberatory furnace is executed. The electromagnetic problem for such system is solved by numerical calculation of differential equations for the magnetic vector and scalar electric potentials. The hydrodynamic problem is solved by calculation of the Navies-Stokes equations for turbulent flow using the k-ε model. The stirrer design options in the form of single-phase inductor with П- and Ш-shaped ferromagnetic cores is considered. It is shown that at the same ampere-turns and feeding them commercial frequency current, they provide practically the identical vortex liquid metal flow in structure and intensity, although the total network power consumption in the second case approximately 2-fold higher The considerable differences between these inductors in power action on liquid metal and in nature of its motion in furnace bath were found at low supply current frequency (below 20 Hz). 2015 Article Расчетный сопоставительный анализ однофазных перемешивателей жидкого металла / А.И. Глухенький, Ю.М. Гороиславец, А.В. Токаревский, В.Ю. Максименко // Технічна електродинаміка. — 2015. — № 1. — С. 86-90. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 1607-7970 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/136384 621.74:537.84 ru Технічна електродинаміка Інститут електродинаміки НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Електротехнологічні комплекси та системи Електротехнологічні комплекси та системи
spellingShingle	Електротехнологічні комплекси та системи Електротехнологічні комплекси та системи Глухенький, А.И. Гороиславец, Ю.М. Токаревский, А.В. Максименко, В.Ю. Расчетный сопоставительный анализ однофазных перемешивателей жидкого металла Технічна електродинаміка
description	Проведено компьютерное 3D моделирование электромагнитных и гидродинамических процессов в электромагнитной системе, состоящей из однофазного перемешивателя и жидкого металла, находящегося в ванне отражательной печи. Электромагнитная задача для такой системы решалась путем численного решения дифференциального уравнения для векторного магнитного и скалярного электрического потенциалов, а гидродинамическая - посредством решения уравнений Навье - Стокса для турбулентного течения жидкого металла с использованием k-ε модели. Рассмотрены конструктивные варианты перемешивателя в виде однофазных индукторов с П- и Ш-образными ферромагнитными сердечниками. Показано, что при равных ампервитках и питании их током промышленной частоты они создают практически одинаковые по структуре и интенсивности вихревые течения жидкого металла в ванне печи, однако при этом потребляемая полная мощность во втором случае примерно в 2 раза выше. Установлены существенные отличия этих индукторов по силовому воздействию на жидкий металл и характеру его движения в ванне печи при питании их током пониженной частоты (ниже 20 Гц).
format	Article
author	Глухенький, А.И. Гороиславец, Ю.М. Токаревский, А.В. Максименко, В.Ю.
author_facet	Глухенький, А.И. Гороиславец, Ю.М. Токаревский, А.В. Максименко, В.Ю.
author_sort	Глухенький, А.И.
title	Расчетный сопоставительный анализ однофазных перемешивателей жидкого металла
title_short	Расчетный сопоставительный анализ однофазных перемешивателей жидкого металла
title_full	Расчетный сопоставительный анализ однофазных перемешивателей жидкого металла
title_fullStr	Расчетный сопоставительный анализ однофазных перемешивателей жидкого металла
title_full_unstemmed	Расчетный сопоставительный анализ однофазных перемешивателей жидкого металла
title_sort	расчетный сопоставительный анализ однофазных перемешивателей жидкого металла
publisher	Інститут електродинаміки НАН України
publishDate	2015
topic_facet	Електротехнологічні комплекси та системи
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/136384
citation_txt	Расчетный сопоставительный анализ однофазных перемешивателей жидкого металла / А.И. Глухенький, Ю.М. Гороиславец, А.В. Токаревский, В.Ю. Максименко // Технічна електродинаміка. — 2015. — № 1. — С. 86-90. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.
series	Технічна електродинаміка
work_keys_str_mv	AT gluhenʹkijai rasčetnyjsopostavitelʹnyjanalizodnofaznyhperemešivatelejžidkogometalla AT goroislavecûm rasčetnyjsopostavitelʹnyjanalizodnofaznyhperemešivatelejžidkogometalla AT tokarevskijav rasčetnyjsopostavitelʹnyjanalizodnofaznyhperemešivatelejžidkogometalla AT maksimenkovû rasčetnyjsopostavitelʹnyjanalizodnofaznyhperemešivatelejžidkogometalla
first_indexed	2025-07-10T01:15:34Z
last_indexed	2025-07-10T01:15:34Z
_version_	1837220668865773568
fulltext	86 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2015. № 1 ЕЛЕКТРОТЕХНОЛОГІЧНІ КОМПЛЕКСИ ТА СИСТЕМИ УДК 621.74: 537.84 РАСЧЕТНЫЙ СОПОСТАВИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ОДНОФАЗНЫХ ПЕРЕМЕШИВАТЕЛЕЙ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА А.И.Глухенький, канд.техн.наук, Ю.М.Гориславец, докт.техн.наук, А.В.Токаревский, В.Ю. Максименко Институт электродинамики НАН Украины, пр. Победы, 56, Киев-57, 03680, Украина. e-mail: ugoris@ied.org.ua Проведено компьютерное 3D моделирование электромагнитных и гидродинамических процессов в электро- магнитной системе, состоящей из однофазного перемешивателя и жидкого металла, находящегося в ванне отражательной печи. Электромагнитная задача для такой системы решалась путем численного решения дифференциального уравнения для векторного магнитного и скалярного электрического потенциалов, а гидро- динамическая – посредством решения уравнений Навье-Стокса для турбулентного течения жидкого металла с использованием k-ε модели. Рассмотрены конструктивные варианты перемешивателя в виде однофазных индукторов с П- и Ш-образными ферромагнитными сердечниками. Показано, что при равных ампервитках и питании их током промышленной частоты они создают практически одинаковые по структуре и интенсив- ности вихревые течения жидкого металла в ванне печи, однако при этом потребляемая полная мощность во втором случае примерно в 2 раза выше. Установлены существенные отличия этих индукторов по силовому воздействию на жидкий металл и характеру его движения в ванне печи при питании их током пониженной частоты (ниже 20 Гц). Библ. 5, рис. 4. Ключевые слова: однофазный индуктор, жидкий металл, компьютерное моделирование, электромагнитные силы, вихревое течение. В современной металлургии с целью интенсификации процессов плавки и приготовления сплавов в печах и миксерах широко применяется электромагнитное перемешивание жидких металлов [3]. При этом для приведения металла в движение наиболее часто используются многофазные пере- мешиватели с бегущим магнитным полем [4, 5]. В то же время, в ряде случаев успешную альтерна- тиву им могут составить однофазные электромагнитные перемешиватели жидких металлов с пульси- рующим магнитным полем [2]. В первую очередь они могут быть использованы для перемешивания металла в отражательных печах для плавки алюминия и приготовления алюминиевых сплавов. Однофазный перемешиватель при его установке вдоль боковой стенки ванны такой печи позволяет создать в ней эффективное двухконтурное вихревое течение жидкого металла. В отличие от пере- мешивателей с бегущим полем в этом случае в движение вовлекаются не только пристеночные обла- сти жидкого металла, но и, что очень важно, центральная область (зона) ванны печи. Достоинством однофазного перемешивателя является также предельная конструктивная простота, которая пред- определяет его высокую эксплуатационную надежность и ремонтопригодность. Повышенные по отношению к перемешивателям бегущего магнитного поля тепловыделения в жидком металле при их использовании не могут считаться недостатком, поскольку эти тепловыделения служат для полезного нагрева металла и покрытия тепловых потерь печи. Ранее в работе [2] нами были представлены результаты компьютерного 2D моделирования электромагнитных и гидродинамических процессов в отражательной печи с однофазными переме- шивателями пульсирующего магнитного поля различного конструктивного исполнения. В результате проведенных исследований было установлено, что наиболее эффективными среди электромагнитных перемешивателей пульсирующего магнитного поля являются перемешиватели, выполненные в виде однофазных индукторов с П- и Ш-образными ферромагнитными сердечниками. Несмотря на су- щественную разницу в силовом и тепловом воздействии на жидкий металл эти перемешиватели при сопоставимых габаритах и равных ампервитках обеспечивают практически одинаковую объемную производительность перемешивания жидкого металла в ванне отражательной печи. Эта производи- тельность оказалась также примерно на одном уровне с производительностью электромагнитного перемешивателя с бегущим магнитным полем. Цель настоящей работы – на основе компьютерного 3D моделирования электромагнитных и гидродинамических процессов в электромагнитной системе, состоящей из однофазного индуктора и © Глухенький А.И., Гориславец Ю.М., Токаревский А.В., Максименко В.Ю., 2015 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2015. № 1 87 жидкого металла, находящегося в ванне отражательной печи, провести сопоставительный анализ двух конструктивных решений электромагнитного перемешивателя пульсирующего магнитного поля в виде П- и Ш-образных индукторов и обосновать выбор его рациональной конструкции. Схематическое изображение двух однофазных индукторов, предназначенных для переме- шивания жидкого металла, с обозначением основных размеров показано на рис. 1. П-образный ин- дуктор содержит две катушки, расположенные на боковых стержнях (кернах) (рис. 1, а), а Ш- образный индуктор имеет одну катушку, которая размещена на среднем стержне сердечника (рис. 1, б). Индукторы пристыкованы к длинной боковой стенке ванны печи симметрично относительно металла как по длине, так и высоте. Компьютерное моделирование электромагнитных и гидродинамических процессов выполня- лось в безындукционном приближении. Расчет электромагнитного поля проводился в соответствии с методикой, изложенной в работе [1], путем численного решения в трехмерной постановке дифферен- циального уравнения для векторного магнитного A& и скалярного электрического ϕ& потенциалов вн00 211 0 )()()( JAA &&&& =ϕ∇εωε+σ+εεω−ωσ+×∇μμ×∇ −− rrr jj , где μ0 и ε0 – магнитная и диэлектрическая проницаемости вакуума, μr и εr – относительные магнитная и диэлектрическая проницаемости, σ – удельная электропроводность, ω – угловая частота, внJ& – плотность внешнего (стороннего) тока, распределение которого задано. Отличие в подходе к решению электромагнитной задачи в настоящей работе состоит в том, что если в работе [1] с целью упрощения расчетов расчетная область ванны с жидким металлом раз- бивалась на две подобласти, из которых в электромагнитной задаче учитывалась только одна из них (которая примыкает к индуктору), то здесь рассматривалась вся ванна с жидким металлом, составля- ющая единую расчетную подобласть. Такая постановка задачи позволяет получить более точное решение, поскольку оно учитывает замыкание индуцированных токов во всем объеме ванны печи. Гидродинамическая задача, как и ранее, решалась для области, занятой жидким металлом, по- средством численного решения дифференциальных уравнений Навье-Стокса для турбулентного те- чения с использованием k-ε модели турбулентности ( ) fuuu +∇η⋅∇+−∇=∇⋅ρ эфм )( p ; 0=⋅∇ u , где u – скорость движения жидкого металла, ρм – плотность металла, p – давление, ηэф – коэффициент эффективной динамической вязкости металла, f – удельные электромагнитные силы в жидком мет- алле, полученные в результате решения электромагнитной задачи. Моделирование проводилось для отражательной печи, ванна которой имеет размеры (в пла- не): (3×2) м2, а высота металла в ней – 0,5 м. Размеры индукторов принимались следующими: длина сердечника l=0,6 м, высота h=0,3 м, длина керна (равная длине катушки) lк=0,1 м, ширина керна bк=0,2 м. Предполагалось, что между индуктором и жидким металлом находится неэлектропроводная (керамическая) стенка толщиной 0,1 м. Расчеты выполнялись при питании индукторов током про- мышленной частоты (f=50 Гц) при заданных ампервитках катушек Iw=60 кА (амплитудное значение). Рис. 1 l h bк lк а l h б lк bк z yx 88 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2015. № 1 Токовая нагрузка обоих индукторов принята одинаковой, т.е. суммарные ампервитки двух катушек П-образного индуктора равны ампервиткам катушки Ш-образного индуктора. Расчетные области для среднего по высоте горизонтального сечения ванны печи с резуль- татами расчетов в виде изолиний векторного магнитного потенциала и поля скоростей жидкого металла для каждого индуктора показаны на рис. 2. Рис. 2, а соответствуют П-образному индуктору, а рис. 2, б – Ш-образному. Анализ полученного в результате расчетов распределения электромагнит- ного поля показал, что в электромагнитном отношении системы с П- и Ш-образными индукторами существенно отличаются один от одного. Индуцируемые этими индукторами токи по-разному проте- кают в жидком металле. Если при Ш-образном индукторе они образуют один замкнутый контур, то при П-образном токи в металле циркулируют по двум контурам. Отличия в распределении токов и магнитных полей в этих системах приводят к различному распределению электромагнитных сил в жидком металле. Основная компонента электромагнитных сил fy, которая определяет характер и ин- тенсивность движения металла, в среднем по высоте сечения ванны печи имеет два одинаковых мак- симума для Ш-образного индуктора и один – для П-образного. Это хорошо согласуется с данными, полученными ранее в работе [2] в результате проведенного компьютерного 2D моделирования этих электромагнитных систем. Однако, несмотря на столь существенное различие исследуемых систем, полученные в ре- зультате решения гидродинамической задачи структуры течений жидкого металла в обоих случаях оказались очень похожими. Как П-образный (рис. 2, а), так и Ш-образный (рис. 2, б) индукторы со- здают в ванне печи двухконтурное вихревое течение жидкого металла с вовлечением в движение центральной зоны расплава. Гидродинамическая эффективность обоих конструктивных решений оценивалась с помощью усредненной по всему объему жидкого металла Vм скорости расплава dVuuu V W V zyx∫ ++= м 222 м 1 . На рис. 3 показаны зависимости этой скорости от длины индуктора (длины ферромагнитного сердечника) l при постоянстве всех остальных геометрических размеров, значения которых указаны выше. Сплошные линии на этом рисунке соответствуют П-образному индуктору, пунктирные – Ш- образному. Как следует из рисунка, при одинаковых ампервитках катушек скорость W несколько выше у Ш-образного индуктора, которая к тому же оказалась менее чувствительной к изменению его длины. Можно считать, что оптимальная с точки зрения эффективности перемешивания металла длина l для обеих конструкций находится в диапазоне 0,6…0,7 м. На этом же рисунке представлены также зависимости полной мощности каждого индуктора S, рассчитанной без учета потерь в катуш- ках и ферромагнитном сердечнике. Расчет мощности S выполнялся в соответствии с методикой, изло- Рис. 2 а y x б y x ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2015. № 1 89 женной в работе [2]. Отсюда видно, что для достижения примерно одинакового уровня скорости W полная мощность Ш-образного индукто- ра должна быть примерно в 2 раза выше мощности П-образного индуктора. В этом плане более рациональной (эффективной) следует считать конструкцию перемеши- вателя с П-образным индуктором. Представление об эффективности каждого индуктора в зависимости от его длины может дать такой параметр как отношение усредненной скорости жидко- го металла к полной мощности индук- тора, т.е. W/S. Изменение этого параметра также показано на рис. 3, откуда следует, что оптимальная в указанном смысле длина П-образного индуктора составляет 0,7 м, а для Ш-образного она оказалась несколько большей. При длине сердеч- ников этих индукторов 0,7 м мощность тепловыделений в жидком металле соот- ветственно равна 15 и 23,4 кВт. Все предыдущие расчеты в этой работе выполнялись при питании катушек обоих индукторов током промышленной частоты. Как известно, частота тока существенно влияет на характер силового действия электромагнитного поля на жидкий металл. С уменьшением частоты, с одной стороны, ухудшается электромагнитное взаимодействие индуктора с расплавом, с другой – расширяется зона приложения объемных электромагнитных сил в жидком металле. Было проведено компьютерное мо- делирование электромагнитного поля и течения жидкого металла в ванне печи для обоих индукторов при питании их током разной частоты. На рис. 4 показаны результаты этого моделирования в виде зависимостей усредненной скорости W от часто- ты питающего тока при одинаковых ампервитках катушек индукторов. Сплошной линией, как и ра- нее, показана зависимость W для П-образного индуктора, пунктирной – для Ш-образного. Как следует из рис. 4, в диапазоне частот 20…50 Гц скорость W для обоих индукторов примерно одинаковая и мало изменяется от час- тоты. Ниже 20 Гц эта скорость становится су- щественно зависимой от частоты, причем ха- рактер кривых в этом диапазоне частот доста- точно сильно отличается друг от друга. В работе [1] проведен анализ этой зависимости для Ш- образного индуктора, которая на рис. 4 пред- ставлена пунктирной кривой. Было установлено, что для такого конструктивного решения существует некоторая критическая частота (в районе при- мерно 10 Гц), при которой наблюдается реверс, т.е. изменение направления движения вихревого течения жидкого металла в ванне печи. Выше этой частоты двухконтурное течение направлено от стенки, к которой примыкает индуктор, (как это показано на рис. 2, б), а ниже этого значения течение направлено в противоположную сторону. Совсем иначе ведет себя П-образный индуктор. Во всем диапазоне изменения частоты питаю- щего тока вихревое течение, созданное этим индуктором, направлено в одну сторону (рис. 2, а), т.е. в этом случае отсутствует реверс движения. Усредненная скорость металла для него, начиная пример- но с 10 Гц, резко падает до нуля с уменьшением частоты. Исходя из представленных на рис. 4 рас- четных данных, можно сделать вывод, что наиболее рациональным для обоих индукторов является S, кВА W, м/с l, м W S W/S Рис. 3 W, м/с f, Гц Рис. 4 90 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2015. № 1 питание их током промышленной частоты, поскольку это не требует применения специальных пре- образователей частоты. Выводы. Проведенный расчетный сопоставительный анализ двух конструктивных решений однофазных перемешивателей жидкого металла с пульсирующим магнитным полем показал, что более экономичным следует считать перемешиватель, выполненный в виде однофазного индуктора с П-образным ферромагнитным сердечником и двумя катушками, расположенными на его стержнях. Питание указанного перемешивателя целесообразно осуществлять током промышленной частоты. 1. Глухенький А.И., Гориславец Ю.М., Токаревский А.В. Трехмерное моделирование однофазного элек- тромагнитного перемешивателя жидких металлов // Технічна електродинаміка. – 2013. – №5. – С. 77–84. 2. Дубоделов В.И., Фикссен В.Н., Глухенький А.И., Гориславец Ю.М. МГД перемешиватели алюмини- евых сплавов с пульсирующим магнитным полем // Технічна електродинаміка. – 2009. – № 1. – С. 61–66. 3. Дубоделов В.И., Фикссен В.Н., Горюк М.С., Слажнев Н.А., Скоробагатько Ю.П. Современные уст- ройства для электромагнитного перемешивания алюминиевых расплавов в печах и миксерах повышенной ем- кости // Металл и литье Украины. – 2008. – №5. 4. Non ferrous casting: Equipment MHD Technology. – Riga, Latvia: Krãsainie lẽjumi, 2004. – 22 p. 5. Schmitz W. The HTM (High Turbulence Mixer) process and its application in the metallurgical industry / Proceedings of the International Congress on Electromagnetic Processing of Materials. – Paris-La-Defense, France, May 27-29, 1997. – Vol. 1. – Pp. 55–60. УДК 621.74 : 537.84 РОЗРАХУНКОВИЙ ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ ОДНОФАЗНИХ ПЕРЕМІШУВАЧІВ РІДКОГО МЕТАЛУ О.І.Глухенький, канд.техн.наук, Ю.М.Гориславець, докт.техн.наук, А.В.Токаревський, В.Ю.Максименко Інститут електродинаміки НАН України, пр. Перемоги, 56 , Київ- 57, 03680, Україна. e-mail: ugoris@ied.org.ua Проведено комп'ютерне 3D моделювання електромагнітних і гідродинамічних процесів в електромагнітній системі, яка складається з однофазного перемішувача та рідкого металу, що знаходиться у ванні відбивної печі. Електромагнітна за- дача для такої системи розв’язувалася шляхом чисельного рішення диференціального рівняння для векторного магнітного та скалярного електричного потенціалів, а гідродинамічна – за допомогою рішення рівнянь Нав'є-Стокса для турбулентної течії рідкого металу з використанням k-ε моделі. Розглянуто конструктивні варіанти перемішувача у вигляді однофазних індукторів з П- і Ш-подібними феромагнітними осердями. Показано, що при рівних ампервитках і живленні їх струмом промислової частоти вони створюють практично однакові за структурою та інтенсивністю вихрові течії рідкого металу у ванні печі, хоча при цьому споживана повна потужність в другому випадку приблизно в 2 рази більша. Встановлено іс- тотні відмінності цих індукторів по силовому впливу на рідкий метал і характеру його руху у ванні печі при живленні їх струмом зниженої частоти (нижче 20 Гц). Бібл. 5, рис. 4. Ключові слова: однофазний індуктор, рідкий метал, комп'ютерне моделювання, електромагнітні сили, вихрова течія. COMPUTATIONAL COMPARATIVE ANALYSIS OF SINGLE-PHASE LIQUID METAL STIRRERS О.I.Glukhenkyi, Yu.M.Goryslavets, A.V.Tokarevskyi, V.Yu.Maksymenko Institute of Electrodynamics of National Academy of Science of Ukraine, pr. Peremohy, 56, Kyiv-57, 03680, Ukraine. e-mail: ugoris@ied.org.ua The computer 3D modelling of electromagnetic and hydrodynamic processes in electromagnetic system consisting of single-phase stirrer and liquid metal in bath reverberatory furnace is executed. The electromagnetic problem for such system is solved by numerical calculation of differential equations for the magnetic vector and scalar electric potentials. The hydrodynamic problem is solved by calculation of the Navies-Stokes equations for turbulent flow using the k-ε model. The stirrer design options in the form of single-phase inductor with П- and Ш-shaped ferromagnetic cores is considered. It is shown that at the same ampere-turns and feeding them commercial frequency current, they provide practically the identical vortex liquid metal flow in structure and intensity, although the total network power consumption in the second case approximately 2-fold higher The considerable differences between these inductors in power action on liquid metal and in nature of its motion in furnace bath were found at low supply current frequency (below 20 Hz). References 5, figures 4. Keywords: single-phase inductor, liquid metal, computer simulation, electromagnetic forces, vortex flow. 1. Glukhenkii A.I., Gorislavets Yu.M., Tokarevskii A.V. Three-dimensional simulation of single-phase electromagnetic stirrer of liquid metal // Tekhnichna Elektrodynamika. – 2013. – No. 5. – Pp. 77–84. (Rus) 2. Dubodelov V.I., Fikssen V.N., Glukhenkii A.I., Gorislavets Yu.M. MHD mixers of aluminum alloys with pulsed magnetic field // Tekhnichna Elektrodynamika. – 2009. – No. 1. – Pp. 61–66. (Rus) 3. Dubodelov V.I., Fikssen V.N., Goriuk M.S., Slazhnev N.A., Skorobogatko Yu.P. Modern devices for electromagnetic stirring of molten aluminum in high-capacity furnaces and mixers // Metal i litio Ukrainy. – 2008. – No. 5. (Rus) 4. Non ferrous casting: Equipment MHD Technology. – Riga, Latvia: Krãsainie lẽjumi, 2004. – 22 p. 5. Schmitz W. The HTM (High Turbulence Mixer) process and its application in the metallurgical industry / Proceedings of the International Congress on Electromagnetic Processing of Materials. – Paris-La-Defense, France, May 27-29, 1997. – Vol. 1. – Pp. 55–60. Надійшла 20.03.2014

Расчетный сопоставительный анализ однофазных перемешивателей жидкого металла

Institution

Ähnliche Einträge