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直流电磁泵流量试验的装置设计原理与结构

发布时间:2018-2-13 14:11:47  浏览:

    电磁泵是一种输送导电流体的设备,其工作原理为:流经的液态金属或在其中的感应电流与磁场相互作用,使液态金属受磁场力作用而产生压力梯度,从而使得液态金属运动。电磁泵体结构原理如图1所示。

 电磁泵体结构原理

    扁平管道是电磁泵泵体流槽,内部充满导电金属液体,流槽左右两侧的装置是直流电磁铁的磁极,两磁极之间形成一个具有一定磁感应强度的磁隙。流槽的前后两侧是直流电极,电极上有电压时,电流流过流槽壁和内部的金属液体。直流电磁泵工作时,根据电磁学原理.带电粒子在磁场中运动时.会受到一个既垂直于其运动方向又垂直于所受磁场方向的第3方向上的力,即洛仑兹力。

1、电磁泵流量测量装置设计

1.1流量测量装置设计

    根据实验室提供的数据,计算在实验室最大极限条件下,铝柱大约可泵到1500 mm高度。为了方便安装与拆卸,适应不同实验的需要,将升液管设计成为3段,每段500 mm

   (1)升液管材料的设计升液管材料的选择,具有以下物理性质:不易被金属铝液润湿和渗透,良好的热震稳定性,绝缘性能好,高强度的抗剪切能力以及有良好的化学稳定性。

   (2)保温设计金属液在沿着升液管上升的过程中,沿途发生热损失等原因,使得金属铝液温度下,会导致金属液的粘度增大,流速减慢,这会影响实验测量数据的准确性。我们在管壁的周围放置穿入电阻丝的SiC板,利用电阻丝通电后发热,对管内金属铝液损失的热量进行及时补充。还需在升液管外壁加保温砖或加保温棉。

   (3)固定装置我们需要对整个升液管装置进行固定,以保证安全操作。设计钢性箱体来固定升液管。各段之间的连接用螺丝紧固连接,箱体之间垫入相应的薄石棉纸,来保证密封性。

   (4)升液管出液口的设计实验室测定流量是通过测量一定时间内流出升液管的铝液的质量来进行的。为了测定流量,在升液管出口处设计了出液口装置,出液口的流槽是斜流槽设计,以尽量减小金属液流出的阻力,从而尽可能减小出液口装置对流量的影响。在斜流槽末端处装有出液管。

1.2流量测量装置整体图

    根据上述设计,做了流量测试装置的整体示意图和效果图,如图2,3所示。金属液体沿升液管上升到达升液口顶端后,沿着出液口流出。在出液口的下端方有容器,用于盛放金属液体。容器下放有电子称。可以方便测量容器及其金属液的质量变化。

 电磁泵整体示意图和效果图

2实验数据分析

实验是在升液管高度不变,在悬浮电流不同,充型电流相同下,一定时间内连续测量的流量数据。通过多次实验得出,在铝液流出的4s时间内,会有一些外界因素的误差。为了保证实验数据的整体稳定性,选择每10s做一次流量测量。每次实验的6~10s可作为理想状态下电磁泵流量稳定范围,取其平均流量作为该悬浮电流下的流量。流量公式如下q=(Qt=10-Q1)/4。表1为以升液管高度为500 mm,充型电流为900A时实验的原始数据。

 电磁泵实验数据分析1

    根据实验原理和实验数据分析发现.浇注电流二充型电流+悬浮电流。计算理论条件下充型电流和悬浮电流的和,与实际测得的浇注电流差值比较。对于差值较大的数据组进行剔除。剔除后的有效数据依据该原则对所有的数据进行整理。

    在此数据分析中,考虑流量测试过程中6~10s内,在该过程中保温炉内液而高度是随着泵量的不断变化而变化,不同点时间悬浮电流是变化的。该悬浮电流可取初始作用效果与试验后作用效果的中间值。例第二次实验的悬浮电流计算方法为944-(963-944)/2。计算近似平均作用效果下的平均悬浮电流与泵量的关系,如表2所示。

 电磁泵实验数据分析2

    在实验数据处理时,剔除处于实验开始或最后连续的若干组实验数据。通过软件对实验数据拟合得如图4拟合线。当充型电流为900 A时,得到其关系式q=5.2487-0.002861,当悬浮电流和保温炉液而高度变化共同作用的相对值为1000 A悬浮电流作用效果时,其流量可以近似得到Q=5.2487-0.00286*1000=2.3887,同样可得到不同充型电流下悬浮电流与流量的关系式,如表3所示。

电磁泵实验数据分析3

电磁泵实验数据分析4

当出液口高度为500 mm在悬浮电流为1000 A时,通过软件对数据进行拟合,如图5所示。

 电磁泵实验数据分析5

3结论

   (1)当升液管高度一定时,悬浮电流与保温炉液而高度共同作用效果,使铝液悬浮到出液口高度,且悬浮电流的作用效果与保温炉液而高度减小量的作用效果,此消彼长。

   (2)当升液管高度一定时且在其他条件保持不变的条件下,保温炉内液而高度越小,流量越小。

   (3)当升液管高度一定,且悬浮电流与保温炉液而高度共同作用效果一定的前提下,充型电流与流量成多项式关系。随着充型电流的增大,流量基本呈上升趋势。当上升到一定高度时,趋于平缓。

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