Разработка прототипа индукционного канального нагревателя для алюминиевого расплава (заключительный)

Отчет включает введение, 7 глав с выводами и заключением. Отчет изложен на 74 страницах, включая 49 рисунков, 1 таблиц и 3 приложения. Список использованных источников включает 17 наименований. Ключевые слова: индукционный нагрев, магнитная гидродинамика, электромагнетизм, электромагнитное поле, численное моделирование, математическое моделирование, алюминиевые сплавы, индукционная канальная печь. Цель проекта: Разработка и проведение испытаний прототипа индукционного канального нагревателя для нагрева алюминиевого расплава. Задачи проекта: 1. Разработка математической модели магнитогидродинамических (МГД) процессов в жидком металле во время нагрева в индукционном канальном нагревателе. 2. Проведение вариативных расчетов МГД процессов в жидком металле во время нагрева в индукционном канальном нагревателе. анализ результатов моделирования, выявление закономерностей и зависимостей протекания МГД процессов от рабочих параметров индуктора 3. Разработка и изготовление индуктора прототипа индукционного канального нагревателя. 4. Разработка эскизной конструкторской документации на прототип индукционного канального нагревателя жидкого металла. 5.Сборка прототипа индукционного канального нагревателя. 6. Разработка интерфейса панели оператора и программирование алгоритма управления. 7. Проведение испытаний прототипа индукционного канального нагревателя. В результате выполнения НИОКР были получены следующие результаты: Проведена разработка математической модели процесса индукционного нагрева жидкого металла в транспортном желобе. Модель учитывает взаимное влияние электромагнитного поля и динамики свободной поверхности расплава; Осуществлена постановка задачи сопряженной МГД задачи, которая описывает электромагнитные и гидродинамические процессы с учетом влияния положения свободной поверхности расплава на электромагнитное поле; С помощью разработанной математической модели установлены закономерности протекания МГД процессов в жидком металле при индукционном нагреве; Проведены уточняющие численные расчеты для разработки индуктора прототипа индукционного нагревателя; По разработанной эскизной КД был изготовлен индуктор прототипа индукционного нагревателя. Расчетные, массогабаритные и эксплуатационные характеристики соответствуют требованиям технического задания проекта; На основании проведенных исследований разработана эскизная конструкторская документация на прототип индукционного канального нагревателя расплава алюминия. Массогабаритные показатели прототипа согласно разработанной эскизной конструкторской документации удовлетворяют требованиям технического задания; Осуществлена сборка прототипа индукционного канального нагревателя, согласно разработанной эскизной конструкторской документации. Габаритные размеры прототипа в сборном виде составляют 781х718х1292 мм, а масса составляет менее 2 т. С использованием среды разработки CodeSys и языка программирования ST разработан интерфейс панели оператора и запрограммирован алгоритм управления прототипом; Согласно программе и методике испытаний проведены испытания прототипа индукционного канального нагревателя, в ходе которых определены рабочие характеристики. Испытания подтвердили соответствие характеристикам, указанным в техническом задании к договору НИОКР. На основании полученных результатов следует вывод, что все пункты календарного плана НИОКР были успешно выполнены, а именно: – Разработана математическая модель магнитогидродинамических (МГД) процессов в жидком металле во время нагрева в индукционном канальном нагревателе. – Проведены вариативные расчеты МГД процессов в жидком металле во время нагрева в индукционном канальном нагревателе и сделан анализ результатов моделирования, с выявлением закономерностей и зависимостей протекания МГД процессов от рабочих параметров индуктора. – Разработан и изготовлен индуктор прототипа индукционного канального нагревателя. – Разработана эскизная конструкторская документация на прототип индукционного канального нагревателя расплава алюминия. – Осуществлена сборка прототипа индукционного канального нагревателя. – Разработаны и запрограммированы интерфейс панели оператора и алгоритм управления. – Проведены успешные испытания прототипа индукционного канального нагревателя. Полученные результаты удовлетворяют условиям договора, а полученные характеристики прототипа в процессе испытаний прототипа удовлетворяют требованиям технического задания.