Введение к работе
Актуальность тс м ы определена тем, что
достигнутые в настоянеє время скорости эмалирования проводов
на применяемых 18-ти ходовых эмальагрегатах І1ГЗ-5/І5 t/К и
ПГ2--ІЬ/40 «Ні производства гіНР в 2-2,5 раза ниже возможен остей
их приемно-отдаащхх устройств. ііопьіїі:а дальнейшего увеличе
ния скорости приводила к браку покрытия на выходе из эмаль-
печи. Замечено, также, что качественные показатели проводов,
эмалируемых на одном агрегате, значительно изменяются как по
их длине, так различаются и по ходам из-за неодинаковости, в
основном, условий термообработки по ширине рабочего прост
ранства печи. " .
В этой'связи возникла острая необходимость исследования закономерностей тепловых процессов, происходящих в горизонтальных циркуляционных змальпечах агрегатов ПГЗ, т. к, их наивысшая производительность и наилучшее качество проводов могут быть достигнуты только при оптимальных рекимах термообработки. Выбор этих режимов невозможен без знания закономерностей теплообмена проволоки с покрытием и температурных полей в рабочем пространстве.
Работа выполнялась по комплексным программам "Теплофизика и энергетика" АН СССР (19.1.4.2) и "САПР" Минвуза РСФСР (3.158, 2.8.54).
В настоящей работе решается научная з ад а ч а углубления теоретических основ термообработки проволоки с покрытием в горизонтальных циркуляционных эмаль-печах, совершенствование технологии эмалирования проводов на агрегатах flT3-5/I5 МК и ПГЗ-І5/40 МК с разработкой рациональных вариантов их энергетической реконструкции. Целью исследования является:
анализ конвективного теплообмена проводов при эмалировании на агрегатах ІІГЗ;
выявление закономерностей формирования температурных полей в рабочих камерах горизонтальных циркуляционных эмаль-
печей; и закономерностей формирования температурных полей проволоки с покрытием при радиационно-конвективном теплообмене с учетом осевой теплопроводности вдоль проволоки.
- разработка рекомендаций и их реализация в виде энергетической реконструкции рассматриваемых эмальпечей, позволяющей увеличить производительность агрегатов и улучшить качество проводов.
Поставленная цель достигалась как теоретически так и экспериментально на реальных эиальпечах и в лабораторных условиях.
Результаты исследования включают :
-
приближенные аналитические решения задачи нестационарного ИСТО термически тонкой системы проволоки с покрытием при учете осевой теплопроводности вдоль проволоки;
-
экспериментальный анализ закономерностей формирования нестационарных температурных полей в рабочем пространстве эмальпечей агрегатов ПГЗ-5/І5 МК и ПГЗ-І5/40 Ж, а также режимов термообработки проводов;
-
обоснование рациональной энергетической реконструкции горизонтальных циркуляционных эмальпечей с опытно-промышленной оценкой её эффективности;
-
широкий статистический материал по качественным характеристикам эмалируемых на агрегатах І1ГЗ проводов, в том числе и на опытных.
Автор видит новизну пол у.че иных результатов в том, что исследовано влияние осевой теплопроводности вдоль проволоки на её температурный-режим для условий радиационно-конвектиЕного теплообмена; установлены закономерности изменения нестационарных температурных полей по ширине и длине рабочего пространства эмальпечей агрегатов ДОЗ, их влияние на режим термообработки и качествен*, кые показатели проводов.
Достоверность полученных результатов подтверждается тем, что сделанные допущения в математических постановках задач правОмерны.Получен-ные аналитические решения сопоставлены с известными для болев простых случаев (например, без учета теплопроводности вдоль оси проволоки), проверены на конкретных примерах расче-
та температурных режимов проводов и качественно подтверждены результатами экспериментов в производственных условиях. Достоверность экспериментальной части работы по температурным полям печи подтверждается анализом погрешностей измерений, а также закономерностями изменения качественных показателей проводов (например, пробивного напряжения, изоляционного пск~ рытия). Достоверность опытного исследования качественных показателей проводов не .вызывает сомнения вследствие использования утвержденных отраслевых методик и оборудования, применения элементов математического планирования экспериментов.
Теоретическая значимость выполненных исследований заключается в развитии приближенных аналитических методов исследования сложного теплообмена, приёмов упрощения исходных математических постановок;задач радиа-ционно-конвективного теплообмена до возможности применения к ним хорошо изученных и эффективных методов анализа. В частности, широко, использована кусочно-линейная аппроксимация парабол температуры четвертой степени, позволяющая свести исходные существенно нелинейные математические модели к виду, позволявшему применять метод вариации произвольных постоянных или интегральное преобразование Лапласа.
Полученные результаты в совокупности углубляют теоретические основы стадии термообработки проводов в эмальпечах, наиболее ответственной в технологии эмалирования проволоки.
Приближенные аналитические решения могут составить теоретическую основу оптимизации непрерывной термообработки обмоточных и монтажных проводов, волокон, нитей, а также могут быть использованы при проектировании протяжных печей.
Практическая ценность работы и реализация полученных результатов заключается в следующем:
1) полученные теоретические решения задач доведены до
уровня програмной реализации, поэтому они могут быть широко
использованы". как для анализа полей температуры составных
тел, так и в качестве исходных данных подпрограммы тепловых
расчетов, создаваемой системы автоматизированного проектиро
вания (САПР) эмальпечей;
2) разработаны рекомендации по устранению неравномер
ности температурных полой по ширине рабочего пространства
эмальпечей агрегатов ПГЗ; разработаны рекомендации по ре
конструкции необогреваемого зева эмальпечей, по тепловой
дообработке изоляционного слоя последнего прохода и предыду-
-щих слоев;
3) основные научные положения и выводы внедрены в
Томском филиале Ассоциации электромагнитных технологий
и в . акционерном обществе "Сибкабель" (г. Томск), что
позволило увеличить производительность агрегатов ПГЗ в сред
нем на 40 %, снизить расход электроэнергии на единицу про
дукции на 15 %, улучшить качественные показатели проводов.
Материалы работы апробированы: на научных семинарах кафедры теоретической и прсмыш-лонной теплотехники Томского политехнического университета (5 докладов за 1981 - 1995 годы), на Всеросийской научной конференции "Защита металлов от коррозии'* Сг. Казань,
-
г.), на объединенном научном семинаре кафедр теплоэнергетического факультета Томского политехнического института, на научных семинарах кафедры промышленной теплоэнергетики (1986 г.), на научно-техническом Совете СПКБ БНИИКП (г. Подольск, 1986 г.), на Межреспубликанской научной конференции "Электрические и радиотехнические цепи и системы* (г. Пермь,
-
г.), на 5-ом семинаре преподавателей и научных сотрудников кафедр и групп теплофизического профиля с участием ведущих ученых института Теплофизики СО АН СССР (г.Кемерово, 1986 г.), на X научно-методическом семинаре "Автоматизация проектирования в энергетике и электротехнике" (г. Иваново, 1986 г.), на Всесоюзной научно-практической конференции "Ученые и специалисты - в решении социально-экономических проблем страны" (г. Ташкент, 1991 г.), на межреспубликанском совещании "Проблемы региональной экологии" (г,Томск,1992г.), на научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава (г. Новосибирск, 1993 г.).
Автор защищает: ^
I) результаты экспериментального исследования закономерностей формирования нестационарных температурных полей в рабочем пространстве эмальпечей агрегатов типа ПГЗ;
Z) результаты исследования нестационарного радиациенно-конвективного теплообмена проволоки с покрытием при учете осевой теплопроводности вдоль проволоки и методику расчета температурных режимов проводов при их термообработке.
Объем и структура работы. Дис
сертация включает; введение, четыре главы, заключение и при
ложения. Текст работи изложен на 93 машинописных страницах,
иллюстрирован ob рисунками, включает 5 таблиц. Список ис
пользованной литературы включает 2чЪ наименования, в том
числе 124'иаїя.яцсвания- зарубегшк: авторов. Двенадцать