Кухарев А.Л. Электромагнитные, гидродинамические и тепловые процессы в многоэлектродных печных установках

Монография. — Луганск: изд-во ЛГУ им. В. Даля, 2021. — 282 с.Монография посвящена вопросам проектирования и исследования многоэлектродных печных установок для производства стали и сплавов. Приведены модели магнитогидродинамических и тепловых процессов в расплавах печей при постоянных и переменных электро-магнитных полях. Описаны основные закономерности течений расплава в ваннах печных установок, а также показатели их технологической и экономической эффективности. Рассмотрены варианты построения систем энергопитания печных комплексов с использованием преобразовательной техники.
Монография может быть полезна для специалистов, студентов и аспирантов, работающих в области металлургии и электротехнологий.Введение.
Общая характеристика физических процессов и параметров многоэлектродных печных установок.
Структура энергетических потоков в электропечных установках.
Теплофизические процессы в дуговых разрядах..
Особенности гидродинамики и конвективного теплопереноса в жидких средах многоэлектродных печей.
Принципы интенсификации теплопереноса с учетом схем энергоподвода.
Электропечные установки, как объекты моделирования.
Экспериментальные исследования энергетических процессов в лабораторных многоэлектродных установках.
Гидродинамическое и тепловое подобие в дуговых печах.
Выбор параметров экспериментальной установки.
Описание экспериментальной установки.
Методика проведения экспериментальных исследований.
Оценка неопределенностей измерений.
Математические модели электромагнитных, гидродинамических и тепловых процессов в многоэлектродных печах.
Метод интенсификации теплопереноса при использовании новых вариантов подвода.
энергии и расположения электродов в ванне промышленных печей.
Общие положения и допущения при разработке математической модели.
Геометрические параметры модели.
Математическая модель тепловых и магнито-гидродинамических процессов в жидких средах многоэлектродных печей.
Математическая модель электромагнитных процессов.
Базовые уравнения в цилиндрической системе координат.
Математическая модель для расчета теплофизических параметров электрических дуг.
Формулировка граничных условий при переменных электромагнитных полях.
Особенности моделирования теплофизических процессов при затвердевании расплавов.
Особенности моделирования процессов теплопереноса в экспериментальной печной установке.
Особенности численной реализации модели в пакете Ansys.
Выбор модели турбулентности для расчета гидродинамических процессов в печных установках.
Основные характеристики турбулентных течений расплава.
Уравнения Рейнольдса осредненного турбулентного движения.
Выбор и обоснование модели турбулентности...
Результаты исследований электромагнитных, гидродинамических и тепловых процессов в многоэлектродных печах.
Результаты экспериментальных исследований на лабораторной печи. Адекватность разработанной математической модели.
Общие положения и исходные данные для моделирования промышленной дуговой печи.
Результаты моделирования промышленной дуговой печи при питании постоянным током.
Распределение скорости течений расплава в ванне печи без учета влияния естественной конвекции.
Распределение турбулентной кинетической энергии.
Распределение параметров электромагнитного поля и сил Лоренца...
Распределение температуры.
Распределение эффективной теплопроводности в расплаве.
Распределение джоулева нагрева.
Распределение скорости течения и температуры расплава в ванне печи с учетом влияния естественной конвекции.
Интегральные показатели теплопереноса при базовом диаметре распада электродов.
Закономерности процессов теплопереноса в расплаве печи при изменении диаметра распада электродов.
Результаты моделирования промышленной дуговой печи при питании токами пониженной частоты.
Варианты построения систем энергопитания печных установок.
Высшие гармоники тока и напряжения в действующих системах электроснабжения печных установок.
Системы энергопитания с преобразователями в цепи регулировочной обмотки печных трансформаторов.
Система энергопитания с преобразователем на первичной стороне электропечного трансформатора.
Методика расчета фазосдвигающих трансформаторов для преобразователей каскадного типа.
Системы энергопитания с преобразователем на вторичной стороне электропечного трансформатора.
Практическая реализация результатов исследований.
Методические положения по выбору рациональных энергетических параметров печных комплексов.
Улучшение электромагнитных и тепловых условий работы вторичного токоподвода и графитированных электродов при переходе на питание напряжением пониженной частоты.
Технико-экономическая оценка предложенных методов повышения энергоэффективности и интенсификации теплопереноса в многоэлектродных печах.
Оценка увеличения мощности перемешивания расплава в ванне печи за счет интенсификации электровихревых течений.
Характеристики активной и реактивной мощности при работе печи на низких частотах питающего напряжения.
Оценка экономической эффективности производства при использовании предложенных печных комплексов.