Расчет охлаждения анода

Полный тепловой поток в выходной электрод (анод) равен:

(2.26).

Плотность теплового потока в стенку равна:

Вт/м². (2.27).

Задаёмся температурой охлаждаемой стенки электрода равной температуре кипения при давлении Н/м²: и определяем максимально допустимый температурный перепад на стенке медного электрода:

(2.28).

После этого рассчитываем максимально допустимую толщину стенки электрода:

(2.29).

При выборе толщины медной стенки необходимо руководствоваться прочностными, ресурсными и прочими соображениями.

Принимаем толщину стенки электрода равной .

Температурный перепад на ней равен:

(2.30).

Дальнейший расчёт следует вести, исходя из максимальной плотности теплового потока на участке электрода равной:

(2.31).

Найдём значение критического теплового потока, выбрав коэффициент надёжности охлаждения :

(2.32).

Задавшись перепадом температур охлаждающей воды, получим среднее значение температуры воды:

(2.33).

Недогрев воды при Н/м² равен:

(2.34).

Потребная скорость охлаждающей воды равна:

а секундный расход воды через рубашку охлаждения:

(2.36).

Величина водяного зазора в рубашке охлаждения определяется с учётом условия, тогда:

(2.37).

Принимаем .

Для уточнения величины температуры охлаждаемой поверхности стенки и проверки режима её охлаждения найдём значения определяющих критериев, , .

Число Рейнольдса равно:

(2.38).

что соответствует ламинарному течению. Здесь м/с при t = 30^ОС.

Определяем число Нуссельта:

.

(2.39).

здесь — число Прандтля при ;

— число Прандтля при ;

— коэффициент пропорциональности [1].

Зная число Нуссельта, находим коэффициент теплоотдачи:

(2.40).

Значение коэффициента теплопроводности воды равно: при температуре .

Для выяснения характера теплоотдачи у стенки определим плотность теплового потока, соответствующую началу кипения:

(2.41).

Поскольку плотность теплового потока, соответствующая началу кипения воды, больше, чем действительная плотность теплового потока у стенки охлаждаемого канала, то охлаждение стенки при выбранном определяется конвективным теплообменом.

Температура охлаждаемой стенки равна в этом случае:

Зная, найдем температуру внутренней (рабочей) поверхности электрода:

(2.43).

Расчет ресурса работы электродов

Расчет ресурса работы анода

Объём эрозированного материала равен:

Длину зоны примем равной м, глубину зоны м.

При этих условиях время непрерывной работы анода составит:

часов. (2.45).

Здесь принято: кг/м³ — плотность меди, кг/Кл — удельная эрозия медного электрода, A.

Расчет ресурса работы катода

В качестве материала катода выбираем вольфрам, защищаемый аргоном от воздействия воздуха.

Диаметр катодной вольфрамовой вставки определяется по формуле:

(2.44).

Принимаем диаметр катодной вставки.

м.

В предположении равномерного выгорания торца вольфрамовой вставки под пятном дуги на глубину м, при диаметре дуги, равном, где м· А^0,5 — для аргона, при величине удельной эрозии кг/Кл время непрерывной работы катода составит:

(2.45).

где — плотность вольфрама.

С целью надёжной защиты вольфрамового стержня от воздействия кислорода воздуха внутренний диаметр межэлектродной защитной вставки и её длина принимаются, исходя из опыта, равным.