• ورود کاربران دانشگاهی

  • ثبت نام(مطالعه آنلاین پایان نامه ها)

  • کاربر مهمان
    پنجشنبه 30 شهریور 1396| 54.225.39.142 :Your IP

    سامانه دسترسی به پایان نامه های دانشگاه اصفهان



    عنوان :
    آنالیز الکترومغناطیس و حرارتی کوره های قوس الکتریکی با استفاده از روش های المان محدود
    انتشارات : دانشگاه اصفهان
    سال :1388
    زبان : Persian
    شماره سند : 5664
    موضوع :
    پژوهشگر : ابوالفضل نظری
    توصیفگر لاتین : ?????? ?????? Electronic engineering , Electric arc furnace (EAF) , Finit element method (FEM) , Refractory brick , Arc modelling , Thermal analysis
    توصیفگر فارسی : مهندسی برق (قدرت) ? 1388 ? کوره قوس الکتریکی ? روش اجزاء محدود ? آجرنسوز ? مدل سازی قوس
    دانشکده : دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی برق
    مقطع : کارشناسی ارشد مهندسی برق گرایش قدرت

    استاد راهنما : دکتر آرش کیومرثی، دکتر محمد عطائی
    استاد مشاور :
    سال دفاع : 1388
    شماره رکورد : 5664
    شماره راهنما : ELE2 20
    فهرست : فهرست مطالب
    عنوان صفحه
    فصل اول : آشنایی با کوره های قوس الکتریکی
    1-1- مقدمه...........................................................................................................................................................1
    1-2- پیشینه¬ی تاریخی کوره های قوس الکتریکی.........................................................................................2
    1-3- انواع کوره های قوس الکتریکی.................................................................................................................3
    1-4- کارهای انجام شده در زمینه¬ی آنالیزالکترومغناطیسی و حرارتی کوره¬های قوس الکتریکی.......4
    1-4-1- مروری بر مطالعاتی که در زمینه¬ی مدل سازی قوس های الکتریکی انجام شده اند..............4
    1-4-2- مروری بر مطالعاتی که در جهت مدل سازی حوض انجام شده اند............................................6
    1-5- توصیف فیزیکی قوس.................................................................................................................................7
    1-6- مناطق مختلف موجود در یک قوس الکتریکی...................................................................................10
    1-7- دسته بندی قوس های الکتریکی..........................................................................................................11
    1-7-1 قوس های الکتریکی AC.....................................................................................................................12
    1-8- مدل سازی قوس AC ............................................................................................................................18
    1-8-1- مدل ستون قوس.................................................................................................................................18
    1-8-2- مدلی برای مناطق آند و کاتد...........................................................................................................20
    1-8-3- یک مدل کامل از قوس AC............................................................................................................22
    1-8-4- مدل خطی برای قوس AC...............................................................................................................22
    فصل دوم: مدل سازی قوس
    2-1- مقدمه..........................................................................................................................................................24
    2-2- فرضیات مورد استفاده در مدل سازی قوس.......................................................................................24
    2-3- مسائل جانبی در مدل سازی قوس.......................................................................................................25
    2-4- مدل جزئی خال کاتد...............................................................................................................................31
    2-5- مدل سازی یک قوس جریان ثابت به روش MDF..........................................................................33
    2-5-1- روابط انتقال قوس...............................................................................................................................35
    2-5-2- روابط انتقال الکترومغناطیسی قوس................................................................................................37
    2-5-3- شرایط مرزی.........................................................................................................................................39
    2-5-3-1- منابع حرارتی مورد استفاده در شرایط مرزی...........................................................................41
    2-6- ویژگی های فیزیکی پلاسما در کوره های قوس الکتریکی..............................................................44

    عنوان صفحه
    2-7- انواع روش های مدل سازی قوس های AC.......................................................................................45
    2-7-1- مدل کانالی............................................................................................................................................46
    2-7-1-1- مدل کانالی قوس DC...................................................................................................................46
    2-7-1-2- مدل سازی یک قوس AC با مدل کانالی قوس......................................................................48
    2-7-1-3- مدار الکتریکی معادل.....................................................................................................................49
    2-7-1-4- روش حل مدل کانالی قوس AC...............................................................................................50
    2-7-2- مدل دینامیکی- سیال- مغناطیسی(MDF) ...............................................................................54
    2-7-2-1- روابط حاکم بر مدل MDF.........................................................................................................54
    2-7-2-2- شرایط مرزی در مدل MDF......................................................................................................56
    2-7-2-3- نتایج به دست آمده برای مدل سازی قوس جریان ثابت با استفاده از مدلMDF..... 58
    فصل سوم : نتایج به دست آمده برای میدان های الکترومغناطیسی
    3-1- ساختار فیزیکی مورد استفاده برای مدل سازی قوس......................................................................62
    3-2- تحلیل فازوری............................................................................................................................................65
    3-3- نتایج میدان های الکترو مغناطیسی به دست آمده برای تحلیل فازوری کوره های قوس الکتریکی.................................................................................................................................................................71
    3-3-1- نتایج به دست آمده برای ولتاژها در تحلیل فازروی....................................................................71
    3-3-2- نتایج به دست آمده برای شدت میدان مغناطیسی......................................................................73
    3-3-3- نتایج به دست آمده برای چگالی جریان.........................................................................................76
    3-3-4- نتایج فازوری به دست آمده برای نیروهای لورنتز و چگالی توان ژول در قوس ها................80
    3-3-5- آنالیز همگرایی.....................................................................................................................................84
    3-3-6- بررسی تاثیر تغییر ولتاژ اعمالی........................................................................................................87
    3-4- تحلیل زمانی میدان های الکترومغناطیسی........................................................................................90
    3-4-1- تغییرات ولتاژ در طول یک پریود.....................................................................................................90
    3-4-2- تغییرات شدت میدان مغناطیسی در طول یک پریود.................................................................96
    3-4-3- نیروهای لرنتز و چگالی توان ژول در تحلیل زمانی......................................................................99
    3-4-4- بررسی تاثیر مقاومت ویژه¬ی منطقه¬ی قوس بر روی رفتار الکترومغناطیسی آن................108



    عنوان صفحه
    فصل چهارم : آنالیز حرارتی آجرهای نسوز
    4-1- مکانیسم های مختلف انتقال حرارت به آجرهای نسوز..................................................................115
    4-2- تابش از قوس..........................................................................................................................................119
    4-3- نتایج..........................................................................................................................................................126
    4-3-1- حالت ماندگار بدون در نظر گرفتن تاثیر تابش از قوس...........................................................126
    4-3-2- حالت ماندگار با در نظر گرفتن تابش از قوس............................................................................132
    4-3-3- تاثیر سرباره........................................................................................................................................140
    4-3-4- حالت سه بعدی.................................................................................................................................143
    4-3-5- بررسی حرارت دریافتی توسط آجرهای یک کوره¬ی واقعی.....................................................150
    فصل پنجم : جمع بندی
    5-1- نتیجه گیری و پیشنهادات..................................................................................................................154
    منابع....................................................................................................................................................................157












    چکیده :
    چکیده : روش¬¬های المان محدود یکی از روش¬های اساسی در حل مسائل مهندسی می باشند. این روش ها در مهندسی برق عموماً در زمینه¬ی تحلیل میدان های الکترومغناطیسی و در مسائلی که پارامترهای الکتریکی وابستگی شدیدی نسبت به میدان های حرارت دارند، به کار می روند. کوره های قوس الکتریکی یکی از بزرگ ترین بارهای موجود در شبکه های قدرت می باشند و از مهمترین عناصر تاثیر گذار بر کیفیت توان در شبکه می باشند. قوس های الکتریکی در کوره های قوس، فیزیک پیچیده¬ای دارند و هر سه میدان الکتریکی، حرارتی و سیال را به طور کوپل شده و یک جا شامل می شوند. بررسی دقیق میدان های موجود در قوس می تواند به درک دقیق رفتار الکتریکی کوره های قوس منجر شود. اکثر مدل سازی های الکتریکی که در مورد کوره های قوس الکتریکی و به خصوص در مورد منطقه ی قوس انجام می پذیرد قوس را به صورت ترکیبی ایده ال از دو یا چند المان مداری در نظر می گیرد. در صورتی که با استفاده از روش¬ المان¬های محدود ما می توانیم فیزیک دقیق قوس را مورد بررسی قرار دهیم و رفتار الکتریکی آن را به صورت دقیق تری پیش بینی کنیم. در این پایان نامه سعی شده است تا با استفاده از به کار گیری روش المان¬های محدود منطقه ی قوس به صورت دقیقی مورد مطالعه قرار گیرد و میدان های الکتریکی و مغناطیسی آن به طور کامل و بر حسب منحنی های زمانی در تمامی نقاط قوس مشخص شود. در ادامه قوس به صورت ماشینی در نظر گرفته ایم که توان الکتریکی را به توان حرارتی تبدیل می کند و سپس از طریق مکانیسم های مختلف انتقال حرارت، گرمای تولید شده به مواد مذاب منتقل می شود. البته باید توجه کرد که تمامی توان تولید شده در قوس به مواد مذاب منتقل نمی شود و بخشی از آن به صورت تلفات سبب گرم شدن دیواره و آجرهای نسوز می شود و بخشی از آن نیز از طریق گازهای خروجی به بیرون منتقل می شود. در فصل اول این پایان¬نامه¬ ساختار فیزیکی قوس و انواع آن و روش های معادل سازی الکتریکی آن در مدارهای الکتریکی مورد بحث قرارگرفته است. در فصل دوم دو روش اصلی مدل سازی قوس (روش های مدل¬کانالی و روش مغناطیسی- سیال¬-¬¬ دینامیکی) مورد بررسی قرار گرفته اند این دو روش بیشتر در آنالیزهای المان محدود منطقه ی قوس مورد استفاده قرار می گیرند. در فصل سوم قوس موجود در یکی از کوره های قوس الکتریکی مجتمع فولاد مبارکه اصفهان با استفاده از روش مدل کانالی قوس مورد بررسی قرار گرفته است و میدان های الکترومغناطیسی و کمیت های فیزیکی نظیر ولتاژ، جریان و توان در نقاط مختلف قوس یک بار تحت آنالیز فازوری و بار دیگر تحت آنالیز زمانی به دست آمده اند. در فصل چهارم با استفاده از چگالی توان اندازه گیری شده در سه قوس کوره¬ی جریان متناوب فصل سه، میدان دمایی در قسمت های مختلف قوس پیش بینی شده اند و با استفاده از توزیع به دست آمده برای دمای قوس، آنالیز حرارتی آجرهای نسوز انجام شده است و تابش حرارتی از قوس به آجرها به خوبی برآورد شده است. کلید واژه ها : کوره های قوس الکتریکی، روش های المان محدود، آجرهای نسوز

    چکیده انگلیسی :
    Abstract: Finite elements method is one of the fundamental methods in engineering problems solving. In electrical engineering this method is using in electromagnetic problems which exist a strong coupling between electromagnetic and thermal fields. Electrical arc furnaces are one of the biggest loads of power systems which effect on the power quality of network. Electrical arc in electrical arc furnace have a complex coupled physics of thermal and electrical fields. Understanding of these fields can be help in prefect knowledge of electrical manner of arc furnace. Many of researchers consider an ideal circuit model for arc furnace. In this work, we employ finite elements method for solving electromagnetic field equations in the arc region. Then, using of calculated parameters of electromagnetic fields, we can calculate Joule power in any time of ac period. In this thesis we suppose which arc is a electro-thermal unite that’s input is electrical and that’s output is thermal energy. Joule power in arc can be use as a thermal source in any thermal analysis of furnace. For example, in this thesis we use calculated Joule power in arc and analysis the radiation thermal from arc to refractory. One chapter of this thesis contains physical property of arc. Second chapter offers two basic methods for modeling of arc. In thirty part of this thesis we use channel arc model for modeling of an ac arc furnace in the Isfahan folad mobarake company. Joule power and electromagnetic field component in this furnace are calculated. In fourth chapter we use calculated Joule power in arcs and give temperature distribution in arcs and then calculate radiation from arc to refractory. Key words: electrical arc furnace (EAF), finite element method (FEM), refractory, thermal radiation, Joule power.


    کلید واژه ها :
    مهندسی برق (قدرت) ? 1388 ? کوره قوس الکتریکی ? روش اجزاء محدود ? آجرنسوز ? مدل سازی قوس,آنالیز حرارتی Electronic engineering , Electric arc furnace (EAF) , Finit element method (FEM) , Refractory brick , Arc modelling , Thermal analysis

    1388
    0

    صفحه اول : University of Isfahan Faculty of Engineering Department of Electrical Engineering M. Sc. Thesis Electromagnetic and Thermal analysis of Electrical Arc Furnace with Finite Element Method (FEM) Supervisors: Dr. Arash Kiyoumarsi Dr. Mohammad Ataei Advisor: Dr. Hamid Khademhosseini Beheshti By: Abolfazl Nazari May 2009
    فصل اول :
    فصل دوم :
    فصل سوم :
    فصل چهارم :
    فصل پنجم :
    فصل ششم :