УДК 621.74:537.84

ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ ДВОХ КОНСТРУКТИВНИХ РІШЕНЬ ЕЛЕКТРОМАГНІТНОГО ПЕРЕМІШУВАЧА РІДКОГО МЕТАЛУ З ПОЧЕРГОВОЮ ДІЄЮ ПУЛЬСУЮЧОГО І БІЖУЧОГО МАГНІТНИХ ПОЛІВ

Проведено комп’ютерне 3D моделювання електромагнітних і гідродинамічних процесів для електромагнітних перемішувачів рідкого металу з дво- і тристрижневим магнітними осердями, здатних створювати в ванні печі дво- і одноконтурну вихрові течії за рахунок дії пульсуючого або біжучого магнітних полів при їх відповідно одно- та багатофазному живленні. Моделювання електромагнітного поля для обох систем проводилося як при заданих струмах, так і при заданих напругах на котушках перемішувачів. Оцінка ефективності перемішувачів здійснювалася за допомогою усередненої за об’ємом ванни печі швидкості рідкого металу, а також розмірного критерію у вигляді відношення цієї швидкості до кореня квадратного з повної потужності перемішувача. Показано, що обидва перемішувачі більш ефективні в режимі біжучого магнітного поля з дещо вищими показниками у тристрижневого перемішувача. В режимі пульсуючого магнітного поля, навпаки, більш ефективним виявився перемішувач з двострижневим осердям. Для реалізації почергової зміни структури течій у ванні печі з метою більш якісного перемішування металу рекомендовано періодично міняти між собою одно- і багатофазне живлення котушок перемішувача. В останньому випадку зсув фаз між напругами сусідніх котушок має становити 120 ел. град. Бібл. 6, рис. 3, табл. 4.
Ключові слова: : електромагнітний перемішувач, рідкий метал, біжуче і пульсуюче магнітні поля, вихрова течія, комп’ютерне моделювання.

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ДВУХ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПЕРЕМЕШИВАТЕЛЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА С ПООЧЕРЕДНЫМ ДЕЙСТВИЕМ ПУЛЬСИРУЮЩЕГО И БЕГУЩЕГО МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

Проведено компьютерное 3D моделирование электромагнитных и гидродинамических процессов для электромагнитных перемешивателей жидкого металла с двух- и трехстержневым магнитными сердечниками, способных создавать в ванне печи двух- и одноконтурное вихревые течения за счет действия пульсирующего или бегущего магнитного поля при их соответственно одно- и многофазном питании. Моделирование электромагнитного поля для обеих систем проводилось как при заданных токах, так и при заданных напряжениях на катушках перемешивателей. Оценка эффективности перемешивателей осуществлялась с помощью усредненной по объему ванны печи скорости жидкого металла, а также размерного критерия в виде отношения этой скорости к корню квадратному из полной мощности. Показано, что оба перемешивателя более эффективны в режиме бегущего магнитного поля с несколько более высокими показателями для трехстержневого перемешивателя. В режиме пульсирующего магнитного поля, наоборот, более эффективным оказался перемешиватель с двухстержнеым сердечником. Для реализации поочередной смены структуры течений в ванне печи с целью более качественного перемешивания металла рекомендовано периодически менять между собой одно- и многофазное питание катушек перемешивателя. В последнем случае сдвиг фаз между напряжениями соседних катушек должен составлять 120 эл. град. Библ. 6, рис. 3, табл. 4.
Ключевые слова: электромагнитный перемешиватель, жидкий металл, бегущие и пульсирующее магнитные поля, вихревое течение, компьютерное моделирование.

COMPARATIVE ANALYSIS OF TWO CONSTRUCTIVE SOLUTIONS OF ELECTROMAGNETIC STIRRER OF LIQUID METAL WITH ALTERNATE ACTION OF PULSING AND TRAVELING MAGNETIC FIELDS

Computer 3D modeling of electromagnetic and hydrodynamic processes for electromagnetic stirrers of liquid metal with two- or three-rod magnetic core, which are able to create in furnace bath double circuit and single circuit vortex stream due to the action of pulsing or traveling magnetic fields in case of their proper single-phase and multiphase power supply, was held. Simulation of electromagnetic field for both systems was held as for given currents and for given voltages on stirrer coils. Evaluation of the effectiveness was performed by means of averaged over the volume of the furnace bath speed of liquid metal, and of dimensional criteria as a ratio of this speed to square root of the full power of the stirrer. It is shown, that both stirrers are more effective in mode of traveling magnetic field with slightly higher indicators of three-rod stirrer. On the contrary, in mode of pulsing magnetic field two-rod stirrer is more effective. For implementation of alternate change of flows’ structure in furnace bath for more qualitative metal mixing it is recommended to periodically change between themselves single-phase and multiphase power supply on stirrer coils. In the last case phase’s shift between voltages of nearby coils has to be 120 el. deg. References 6, figures 3, tables 4.
Key words: electromagnetic stirrer, liquid metal, traveling and pulsing magnetic fields, vortex stream, computer modelling.