Стафиевская В.В. Методы и средства энерго - и ресурсосбережения. Лабораторный практикум

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

Лабораторная работа № 5. Использование энерго- и ресурсосберегающих технологий в цветной металлургии



Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Метод. указания по лабораторным работам

-41-

а б

Рис 5.1. Транспортный ковш

а б

Рис. 5.2. Электромагнитный индуктор

Рис. 5.3. Установка для рафинирования

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

Лабораторная работа № 5. Использование энерго- и ресурсосберегающих технологий в цветной металлургии



Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Метод. указания по лабораторным работам

-42-

Рис. 5.4. Перемешивание расплава в ковше

Транспортный ковш помещают на технологическую площадку и подго-

няют вплотную индуктор (рис. 5.3

). После чего на обмотки индуктора подают

напряжение пониженной частоты, под действием которого в обмотках появ-

ляется ток, создающий магнитный поток, являющийся бегущим магнитным

полем, взаимодействующим с электропроводным расплавом алюминия и ин-

дуцирующий в последнем токи, которые, в свою очередь, взаимодействуют

с магнитным полем индуктора и создают электромагнитные силы в расплаве,

приводящие его в движение (рис. 5.4

).

Э

к

с

п

е

р

и

м

е

н

т

а

л

ь

н

а

я

у

с

т

а

н

о

в

к

а

Лабораторная установка представляет собой физическую модель уста-

новки для рафинирования расплава алюминия в транспортном ковше, выпол-

ненную в масштабе 1:12 (рис. 5.5,

а, б), с соблюдением подобия электромаг-

нитных процессов. В качестве моделирующего металла используется галлий,

температура плавления которого

о

пл

29,9 Сt = , в то время как температура

плавления алюминия

о

пл

660,2 Сt = . Удельные электропроводности жидкого

алюминия и галлия имеют близкие значения: 3,66

×10

–4

и 4,78×10

–4

1

Ом м

⋅

со-

ответственно.

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

Лабораторная работа № 5. Использование энерго- и ресурсосберегающих технологий в цветной металлургии



Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Метод. указания по лабораторным работам

-43-

а б

Рис. 5.5. Физическая модель установки для рафинирования

При линейном масштабе 1:12 масштаб по частоте питающего напря-

жения составит 1:100 и в качестве питающего напряжения используют на-

пряжение с частотой

f

м

= 50 Гц (

м

ω =314 с

–1

). Исследуемый индуктор имеет

следующие конструктивные параметры: число пар полюсов 22

p

= ; число фаз

2

m = ; число пазов 4;z = двойное полюсное деление 2τ 125

=

мм; габариты

сердечника 125 57 60

××, причём для уменьшения воздушного зазора между

ковшом и индуктором активная поверхность индуктора имеет форму дуги;

ширина паза равна ширине зубцов (

зп

15bb

=

мм); ширина крайних зубцов

кз

10b = мм; количество витков в пазу 100.W

=

Питание двухфазной линейной индукционной машины от трёхфазной

сети с нулевым проводом осуществляется следующим образом. Через пони-

жающий трансформатор ТСЗИ-2,5 напряжение из трёхфазной сети с нулевым

проводом подаётся на обмотки индуктора, при этом сдвиг в 90 электрических

градусов между токами в обмотках индуктора разных фаз достигается за счёт

подключения одной фазы к линейному напряжению, а другой – к фазному.

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

Лабораторная работа № 5. Использование энерго- и ресурсосберегающих технологий в цветной металлургии



Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Метод. указания по лабораторным работам

-44-

Рис. 5.6. Схема лабораторной установки испытания электромагнитного перемешивателя

В связи с разницей величин фазного и линейного напряжений

лф

3UU= , число витков в обмотках разных фаз должно отличаться. У иссле-

дуемой машины количество витков в обмотках разных фаз одинаково, поэто-

му регулирование подаваемого на разные фазы напряжения осуществляется

ТСЗИ-2,5

РНО-250-10

К505

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

Лабораторная работа № 5. Использование энерго- и ресурсосберегающих технологий в цветной металлургии



Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Метод. указания по лабораторным работам

-45-

с помощью двух независимых регуляторов напряжения, в качестве которых

используются автотрансформаторы РНО 250-10. Измерения тока, напряжения

и мощности в каждой фазе проводят с помощью измерительных комплексов

К505, класс точности которых 0,5. Электрическая схема включения установки

в трёхфазную сеть показана на рис. 5.6

.

П

о

р

я

д

о

к

в

ы

п

о

л

н

е

н

и

я

р

а

б

о

т

ы

1.

Подключить индуктор к сети трехфазного напряжения, как показано

на рис. 5.6

.

2.

Записать в табл. 5.1 показания приборов для различных значений

напряжений.

Таблица 5.1

Результаты измерений Результаты вычислений

U

1

U

2

I

1

I

2

P

1

P

2

R

1

R

2

Z

1

Z

2

сos φ

1

сos φ

2

3.

Поместить в рабочую зону индуктор и повторить измерения, указан-

ные в п. 2.

4.

В стальной ковш налить галлия до отметки 15 см и повторить изме-

рения, указанные в п. 2.

5.

Добиться движения металла, как показано на рис. 5.7, и с помощью

датчика методом зондирования (рис. 5.8

) измерить максимальную магнитную

индукцию и определить линейную токовую нагрузку, соответствующую дан-

ному режиму.

а б

Рис. 5.7. Перемешивание металла на физической модели

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

Лабораторная работа № 5. Использование энерго- и ресурсосберегающих технологий в цветной металлургии



Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Метод. указания по лабораторным работам

-46-

Рис. 5.8. Датчик для измерения магнитной индукции

6.

Построить зависимости изменения полного сопротивления каждой

фазы от величины тока в обмотках для рабочего режима и режима холостого

хода.

О

б

р

а

б

о

т

к

а

э

к

с

п

е

р

и

м

е

н

т

а

л

ь

н

ы

х

д

а

н

ы

х

По известным вольт-амперным характеристикам исследуемой маши-

ны определить активное, реактивное и полное сопротивления каждой фазы:

22

2

,, .

PU

rZxZr

I

===−

(5.1)

Коэффициент мощности можно определить по следующей формуле:

cos .

R

Z

ϕ=

(5.2)

Линейная токовая нагрузка определяется по формуле

2

,

2

WI

AS

∑

⋅

=

⋅

τ

(5.3)

где

A

S – линейная токовая нагрузка, А/м;

W

∑

– суммарное количество витков индуктора;

I

– сила тока, А;

2⋅τ – двойное полюсное деление, м.

Величина магнитной индукции при известном напряжении

U

на зажи-

мах измерительной катушки, частоте

f

, активном сечении катушки

S

и чис-

ле витков

W может быть определена по формуле

4,44

U

В

f

SW

=

⋅

⋅⋅

. (5.4)

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

Лабораторная работа № 5. Использование энерго- и ресурсосберегающих технологий в цветной металлургии



Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Метод. указания по лабораторным работам

-47-

К

о

н

т

р

о

л

ь

н

ы

е

в

о

п

р

о

с

ы

1.

Бегущее электромагнитное поле. Условия создания.

2.

Зависимость глубины проникновения тока от частоты питающего

напряжения.

3.

Линейные индукционные машины. Назначение и область приме-

нения.

4.

Работа устройства для рафинирования алюминиевых расплавов

в транспортных ковшах.

5.

Основные величины, характеризующие работу электромагнитного

перемешивателя.

Б

и

б

л

и

о

г

р

а

ф

и

ч

е

с

к

и

й

с

п

и

с

о

к

(

р

е

к

о

м

е

н

д

у

е

м

ы

й

)

1.

Левин, Я. М. Сталеразливочные ковши / Я. М. Левин. – М. : Метал-

лургия, 1968. – 148 с.

2.

Соколов, Г. А. Внепечное рафинирование стали / Г. А. Соколов. –

М. : Металлургия, 1977. – 208 с.

3.

Коротков, В. Г. Рафинирование литейных алюминиевых сплавов /

В. Г. Коротков. – М. ; Свердловск : Машгиз, 1963. – 127 с.

Л

а

б

о

р

а

т

о

р

н

а

я

р

а

б

о

т

а

№

6

.

Г

И

Д

Р

А

В

Л

И

Ч

Е

С

К

И

Е

И

С

П

Ы

Т

А

Н

И

Я

П

Л

О

С

К

О

Г

О

С

О

Л

Н

Е

Ч

Н

О

Г

О

К

О

Л

Е

К

Т

О

Р

А

Цели работы:

1. Изучить устройство плоского солнечного коллектора.

2. Провести гидравлические испытания плоского солнечного кол-

лектора.

К

р

а

т

к

и

е

т

е

о

р

е

т

и

ч

е

с

к

и

е

с

в

е

д

е

н

и

я

К

о

н

с

т

р

у

к

ц

и

я

п

л

о

с

к

и

х

с

о

л

н

е

ч

н

ы

х

к

о

л

е

к

т

о

р

о

в

Плоские солнечные коллекторы (рис. 6.1) состоят из стеклянного или

пластикового покрытия (одинарного, двойного, тройного), тепловосприни-

мающей панели, окрашенной со стороны, обращенной к солнцу, в черный

цвет, изоляции на обратной стороне и корпуса (металлического, пластико-

вого, стеклянного, деревянного). Общие технические условия на солнечные

коллекторы устанавливаются в соответствии с [4].

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

Лабораторная работа № 6. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ ПЛОСКОГО СОЛНЕЧНОГО КОЛЛЕКТОРА



Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Метод. указания по лабораторным работам

-48-

Рис. 6.1. Плоский солнечный коллектор: 1 – солнечные лучи; 2 – остекление;

3 – корпус; 4 – тепловоспринимающая поверхность; 5 – теплоизоляция; 6 – уплотнитель;

7 – собственное длинноволновое излучение тепловоспринимающей пластины

В лабораторной работе производятся испытания плоского солнечного

коллектора СКП-2.

Поглощающая панель солнечного коллектора СКП-2 представляет

собой лист сотового полипропилена с приваренными в торцах листа поли-

пропиленовыми трубками с входным и выходным патрубками. С тыльной

стороны поглощающая панель теплоизолирована пенофолом толщиной 5 мм.

В качестве прозрачной изоляции использован сотовый поликарбонат, кото-

рый закрывает поглощающую панель цельным листом с двух сторон. Свер-

ху и снизу проемы закрывают крышками из сотового поликарбоната и гер-

метизируют алюминиевой лентой. Весь пакет заключен в раму из алюми-

ниевого профиля. Для особых условий монтажа солнечный коллектор мо-

жет быть изготовлен без рамы из алюминиевого профиля. Технические ха-

рактеристики солнечного коллектора СКП-2 представлены в табл. 6.1.

Таблица 6.1

Наименование

Единица

измерения

Значение

Габариты (ширина × длина × высота)

мм 1000×2000×40

Площадь общая

Площадь активного поля

м

2

м

2

2,0; 1,9

Масса

кг 5,8

Максимальное давление

атм 2,0

Максимальная температура нагреваемого

теплоносителя

°С 90

КПД

% От 45 до 68

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

Лабораторная работа № 6. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ ПЛОСКОГО СОЛНЕЧНОГО КОЛЛЕКТОРА



Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Метод. указания по лабораторным работам

-49-

Производительность при солнечном излуче-

нии 1000 Вт/м

2

, температуре окружающей сре-

ды 20 °С (температура нагрева теплоносителя

55 °С) л 150

Коллекторы устанавливают на несущие конструкции, размещенные на

зданиях или открытых незатененных площадках, монтируют в стены или

кровли зданий и ориентируют в южном направлении с допустимым откло-

нением по азимуту ±20° при наклоне к горизонту под углом, равным:

для систем круглогодичного действия – географической широте данной

местности;

для летних сезонных систем – географической широте данной местно-

сти минус 15°.

Ориентация каналов поглощающей панели – вертикальная.

В качестве теплоносителя в контуре коллекторов может быть исполь-

зована вода или замерзающие при температуре не выше минус 40 °С неток-

сичные и негорючие жидкости.

И

с

п

ы

т

а

н

и

я

с

о

л

н

е

ч

н

ы

х

к

о

л

е

к

т

о

р

о

в

Номенклатура проверок, которым подвергают коллектор в ходе испы-

таний, объем испытаний и количество испытуемых образцов определяются

разработчиком коллектора в зависимости от вида испытаний (приемосда-

точные, периодические, типовые, приемочные и др.) в соответствии с [5].

Проверку солнечного коллектора выполняют в следующем порядке:

1. Испытания на внутреннее давление (опрессовка). Целью испытаний

на внутреннее давление является проверка способности поглощающей па-

нели противостоять воздействию внутреннего давления, встречающего-

ся в практике эксплуатации и указанного в паспорте (формуляре, ТУ).

2. Испытания на предельный нагрев. Целью испытаний на предельный

нагрев является проверка возможности выдерживать без повреждений вы-

сокие температуры, возникающие в коллекторе при экспозиции на солнце

без циркуляции теплоносителя.

3. Испытания на внешний тепловой удар. Целью испытаний на внеш-

ний тепловой удар является проверка возможности выдерживать без повре-

ждений тепловые удары, возникающие при попадании на разогретый сол-

нечным излучением коллектор холодной воды (например, из-за внезапного

дождя в ясный солнечный день).

4. Испытания на внутренний тепловой удар. Целью испытаний на

внутренний тепловой удар является проверка возможности выдерживать без

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

Лабораторная работа № 6. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ ПЛОСКОГО СОЛНЕЧНОГО КОЛЛЕКТОРА



Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Метод. указания по лабораторным работам

-50-

повреждений тепловые удары, возникающие при заполнении разогрето-

го солнечным излучением коллектора холодным теплоносителем.

5. Контроль герметичности (если в испытаниях солнечного коллектора

отсутствуют проверки на предельный нагрев, на внешний и внутренний те-

пловой удар, эту проверку не проводят). Целью контроля герметичности яв-

ляется проверка сохранения герметичности поглощающей панели солнеч-

ного коллектора, подвергнутого проверкам согласно пп. 2–4.

6. Испытания на влагонепроницаемость. Целью испытаний на влаго-

непроницаемостъ является проверка защищенности коллектора от проник-

новения дождевой воды при вертикальном и наклонном дожде.

7. Гидравлические испытания. Целью гидравлических испытаний явля-

ется определение гидравлических характеристик: зависимости потерь дав-

ления от расхода теплоносителя и коэффициента гидравлического сопро-

тивления.

М

е

т

о

д

и

к

а

в

ы

п

о

л

н

е

н

и

я

л

а

б

о

р

а

т

о

р

н

о

й

р

а

б

о

т

ы

Коллектор устанавливают на испытательном стенде (рис. 6.2) горизон-

тально. Коллектор, имеющий более двух патрубков, присоединяют по

Z-образной схеме (если иное не оговорено разработчиком), свободные пат-

рубки заглушают.

Коллектор заполняют теплоносителем, из него и подключенных к диф-

манометру отводов давления удаляют воздух, запускают циркуляционный

насос и электронагреватель и устанавливают расход и температуру тепло-

носителя в контуре. До начала эксперимента систему выдерживают не менее

30 мин для достижения стационарного состояния. Режим считают устано-

вившимся, если расход теплоносителя остается на одном уровне с погрешно-

стью не выше ±5 %. Температуру в течение всей серии экспериментов на од-

ном температурном уровне поддерживают постоянной с погрешностью ±2 ºС.

Стафиевская В.В. Методы и средства энерго - и ресурсосбережения. Лабораторный практикум

Подождите немного. Документ загружается.