3. TEHNOLOGII IN CAMP MAGNETIC INTENS

25
3. TEHNOLOGII IN CAMP MAGNETIC INTENS Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 1/28 3.1. TEHNOLOGII DE MAGNETOFORMARE OBIECTIV : deformari mecanice cu energie si viteza mare SA CI AE E piesa de prelucr at bobina de magneto - formare

description

3. TEHNOLOGII IN CAMP MAGNETIC INTENS. piesa de prelucrat. CI. E. bobina de magneto-formare. SA. AE. 1/28. Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica. 3.1. TEHNOLOGII DE MAGNETOFORMARE. OBIECTIV : deformari mecanice cu energie si viteza mare. - PowerPoint PPT Presentation

Transcript of 3. TEHNOLOGII IN CAMP MAGNETIC INTENS

Page 1: 3. TEHNOLOGII IN CAMP MAGNETIC INTENS

3. TEHNOLOGII IN CAMP MAGNETIC INTENS

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 1/28

3.1. TEHNOLOGII DE MAGNETOFORMARE

OBIECTIV : deformari mecanice cu energie si viteza mare

SA

CI

AE

Epiesa de

prelucrat

bobina demagneto-formare

Page 2: 3. TEHNOLOGII IN CAMP MAGNETIC INTENS

3.1. TEHNOLOGII DE MAGNETOFORMARE

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 2/28

Principii

F

B

F

B

I I

F

BB

F

I I

Page 3: 3. TEHNOLOGII IN CAMP MAGNETIC INTENS

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 3/28

B2 B2

F F

N1

I1

J2

l 1

l 2F = ∫fmdV,

fm = J x B + ∂D/∂t

3.1. TEHNOLOGII DE MAGNETOFORMARE

Principii

Page 4: 3. TEHNOLOGII IN CAMP MAGNETIC INTENS

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 4/28

3.1. TEHNOLOGII DE MAGNETOFORMARE

Circuitul de descarcare

CU0

L1 R1

L2

R2

U0 = Ri + Ldi/dt + 1/C·∫i·dt

i(t) = U0/(ωL)·e-δt·sin(ωt)

ω = (ω02 – δ2)1/2

ω0 = (LC)-1/2, δ = R/(2L)

Imax = U0/(ωL)·(1 + α2)-1/2· e-α·arctgα

tmax = (1/ω)·arctg(α), α = δ/ω

Page 5: 3. TEHNOLOGII IN CAMP MAGNETIC INTENS

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 5/28

3.1. TEHNOLOGII DE MAGNETOFORMARE

Procesul de magnetoformare

ecuatia de bilant energetic

Rp∫i2(t)dt = ∫mp·cp·dθ

θf ≈ θi + ρp·AI/(cp·γp)

AI = C·U02/(2·R·Ap)

Δt = 10-6 s → Jp = 104 A/mm2, Bp = 80 T (200…1000 T)

p = [(Bp0)2 – (Bp)2]/(2·μ0)

f0 = (15…25) kHz, C = (60…6500) μF, U0 = (6…20) kV, W = 60…180 kJ, cos(φ) = 0,1…0,6 η = (10…40)%

C = 1/(4π2·f02·L), U0 = (2W/C)1/2

Page 6: 3. TEHNOLOGII IN CAMP MAGNETIC INTENS

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 6/28

3.1. TEHNOLOGII DE MAGNETOFORMARE

Aplicatii

Material

Tipul prelucrarii

Compresiune ExpandareDiametrul exterior

[mm]

Grosimea peretelui

[mm]

Diametrul interior

[mm]

Grosimea peretelui

[mm]

Aluminiu 10…200 7 30…150 4

Cupru 15…200 3,5 30…150 3

Alama 15…200 2,5 30…150 1,5

Otel 20…150 1 30…150 1

Page 7: 3. TEHNOLOGII IN CAMP MAGNETIC INTENS

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 7/28

3.2. TEHNOLOGII DE SEPARARE MAGNETICA

Principii

Separarea magnetica = actiunea diferita asupra componentelor unui amestec granular a fortelor magnetice la concurenta cu forte de alta natura

Forta Lorentz : fL = J X B

Forta magnetostatica : fM = μ0MH = μ0χmHH

FM = 0

H = 0

FM

H ≠ 0

FM

Page 8: 3. TEHNOLOGII IN CAMP MAGNETIC INTENS

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 8/28

3.2. TEHNOLOGII DE SEPARARE MAGNETICA

Procese de separare

A. Actiunea directa a fortelor magnetice asupra componentelor amestecului granular

materiale magnetizabile (χm)

materiale conductoare (σ)

B. Actiunea fortelor magnetice asupra componentelor amestecului granular prin intermediul mediului

materiale nemagnetice in mediu magnetizabil (ρ)

materiale neconductoare in mediu conductor (ρ)

Page 9: 3. TEHNOLOGII IN CAMP MAGNETIC INTENS

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 9/28

3.2. TEHNOLOGII DE SEPARARE MAGNETICA

3.2.1. Separatoare magnetice de ordinul I

fM = μ0 χm HH → FM = μ0 χm V HH

FM = μ0 χ’m mHH

χ’m = χm/ρ

N

S

Material

feromagnetic

material diamagnetic

Page 10: 3. TEHNOLOGII IN CAMP MAGNETIC INTENS

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 10/28

3.2.1. SEPARATOARE MAGNETICE DE ORDINUL I

ALIMENTAREAMESTEC

FRACTIEMAGNETICA

FRACTIENEMAGNETICA

MIXT

INTER-ACTIUNEAFORTELOR

COMPETITIVEFO

RTA

MA

GN

ETIC

A

GR

AV

ITA

TIE

INE

RTI

EFR

EC

AR

E

FORTE DEINTERACTIUNE

Page 11: 3. TEHNOLOGII IN CAMP MAGNETIC INTENS

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 11/28

3.2.1. SEPARATOARE MAGNETICE DE ORDINUL I

Clasificare

Criteriul 1: valoarea intensitatii campului magnetic

camp magnetic redus (H < 0.8·106 A/m)

camp magnetic intens (H > 0.8·106 A/m) → HGMS

Criteriul 2: tipul mediului de lucru

mediu uscat

mediu umed

Page 12: 3. TEHNOLOGII IN CAMP MAGNETIC INTENS

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 12/28

3.2.1. SEPARATOARE MAGNETICE DE ORDINUL I

Separatoare cu camp magnetic redus

FM > FG + FI + FF + FD

H

xr

r = raza de actiune

Hm = intensitate efectiva

Hm

suprafataactiva (Sa)

Volumul activ = Sa·r

Page 13: 3. TEHNOLOGII IN CAMP MAGNETIC INTENS

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 13/28

3.2.1. SEPARATOARE MAGNETICE DE ORDINUL I

Separatoare cu camp magnetic redus

FRACTIANEMAGNETICA

ALIMENTARE

FRACTIAMAGNETICA

N

S

NN

N

SS

S

R

d ≥ 0.1 mm

R = 250 mm

vp = 1…10 m/s

H = 4·104 A/m

H = 4·106 A/m2

FM = 0.8·10-5 N

FG = 0.02·10-5 N

FC = 0.06·10-5 N

Page 14: 3. TEHNOLOGII IN CAMP MAGNETIC INTENS

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 14/28

3.2.1. SEPARATOARE MAGNETICE DE ORDINUL I

NM2

M NMM1

M2 M1/NM

NM1 M1 NM1

NM1/M

Flux tehnologic cuseparatoare magnetice

cu cilindru

Page 15: 3. TEHNOLOGII IN CAMP MAGNETIC INTENS

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 15/28

3.2.1. SEPARATOARE MAGNETICE DE ORDINUL I

ALIMENTARE

FRACTIANEMAGNETICA

FRACTIAMAGNETICA

d ≥ 0.1 mm

vp = 2 m/s

vf = 0.5 m/s

H = 4·104 A/m

H = 4·106 A/m2

FM = 0.8·10-5 N

FG = 0.02·10-5 N

FD = 0.7·10-5 N

Page 16: 3. TEHNOLOGII IN CAMP MAGNETIC INTENS

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 16/28

3.2.1. SEPARATOARE MAGNETICE DE ORDINUL I

Separatoare cu banda

FRACTIA MAGNETICA

BA

FRACTIA NEMAGNETICA

ALIMENTARE

v = 0.5 m/s

δ = 10 mm

Page 17: 3. TEHNOLOGII IN CAMP MAGNETIC INTENS

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 17/28

3.2.1. SEPARATOARE MAGNETICE DE ORDINUL I

Separatorul izodinamic Frantz

θ

FM

FG

FM = μ0 χ’m m H dH/dx

FG = m g sin(θ)

a = (FM – FG)/m =

= μ0 χ’m H dH/dx – g sin(θ)

H = 0.8·106 A/mdH/dx = 1.6·107 A/m2

d = 10 μmFM = 16·10-12 Nmg = 2.6·10-10 Nθ = 3°

Page 18: 3. TEHNOLOGII IN CAMP MAGNETIC INTENS

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 18/28

3.2.1. SEPARATOARE MAGNETICE DE ORDINUL I

Separatoare cu camp magnetic intens

Clasificare:

Separatoare cu camp intens conventionale

- separatoare cu rotor indus

- separatoare tip Jones

- ferofiltrul Frantz

Separatoare cu camp intens si gradient ridicat (HGMS)

- cu electromagneti clasici si matrice feromagnetica

- cu bobine supraconductoare

Page 19: 3. TEHNOLOGII IN CAMP MAGNETIC INTENS

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 19/28

3.2.1. SEPARATOARE MAGNETICE DE ORDINUL I

Separatoare cu camp intens conventionale

FC

FG

FM

FM = μ0 χ’m mHH

FC = mΩ2R

FG = mg

Conditia de desprindere:

FC + FGn - FM = 0

B = (0.5…2) TR = (75…150) mmL = (200…800) mmD = (1…6)t/h

Page 20: 3. TEHNOLOGII IN CAMP MAGNETIC INTENS

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 20/28

3.2.1. SEPARATOARE MAGNETICE DE ORDINUL I

H = 1.6·106 A/m

dH/dx = 1.6·109 A/m2

δ = (0.25…1.25) mm

H

δ

Separatoare cu camp intens conventionale

Page 21: 3. TEHNOLOGII IN CAMP MAGNETIC INTENS

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 21/28

3.2.1. SEPARATOARE MAGNETICE DE ORDINUL I

Carusel

B = (0.5…2) T

D = (10…180) t/h

We = (0.5…2) kWh/t

S

S

S

S

N

N N

N

Alimetare

Clatire

Spalare

Separatoare cu camp intens conventionale

Page 22: 3. TEHNOLOGII IN CAMP MAGNETIC INTENS

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 22/28

3.2.1. SEPARATOARE MAGNETICE DE ORDINUL I

Separatoare cu gradient ridicat de camp (HGMS)

Matrice feromagnetica filamentara

- H = 1010 A/m2

Miez feromagnetic tip “oala”

θ [x106 Asp]

H[x106 A/m2]

10.5

0.5

1.5

1

jug

oala

Page 23: 3. TEHNOLOGII IN CAMP MAGNETIC INTENS

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 23/28

3.2.1. SEPARATOARE MAGNETICE DE ORDINUL I

Separatoare cu gradient ridicat de camp (HGMS)

AlimentareMiez feromagnetic

Bobina

Matrice filamentara

B = (0.5…2) T

d = (5…10) μm

v = (0.01…1) m/min

D = (2…100) t/h

Page 24: 3. TEHNOLOGII IN CAMP MAGNETIC INTENS

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 24/28

3.2.2. SEPARATOARE MAGNETICE DE ORDINUL II

materiale conductoare (σ) - actiunea directa a fortelor magnetice asupra componentelor amestecului granular

materiale nemagnetice si neconductoare (ρ) - actiunea fortelor magnetice asupra mediului in care amestecul granular este imersat

metoda magnetohidrodinamica (MHD) metoda magnetohidrostatica (MHS)

Page 25: 3. TEHNOLOGII IN CAMP MAGNETIC INTENS

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 25/28

3.2.2. SEPARATOARE MAGNETICE DE ORDINUL II

Separatoare cu curenti indusi

Forta Lorentz : fL = J X B

N

N

NN

S

SS

S

Fractie feromagnetica

Fractie neconductoare

Fractie neferoasa