Možnosti použití studeného kelímku při tavení oxidů kovů

Bc. Jan PLACHÝ

Master's thesis

Possible applications of cold crucible melting metal oxides

Abstract:

Tato práce řeší možnosti použití studeného kelímku při tavení oxidů kovů. Hlavním cílem této práce je vytvoření numerického modelu pro řešení výpočetní technikou a profesionálním programem ANSYS. Abychom danou problematiku mohli řešit, je nejprve uvedena teorie indukčního ohřevu a sdílení tepla, jak je provedeno v kapitole 2 a 3. Dále je pak popsána problematika studeného kelímku při tavení oxidů kovů tj. konstrukční uspořádání studeného kelímku, startovací fáze pro započetí tavby nevodivých materiálů a následný proces tavby a vytvoření krusty na rozhraní kelímek tavenina. V 5. kapitole je uveden 3D matematický model pro řešení nejmenší části studeného kelímku v programu ANSYS. V této práci je vytvořen 3D model nejmenší části studeného kelímku pro tavení oxidu hlinitého Al2O3 podle reálného zařízení z univerzity v Petrohradu. Došlo k vytvoření modelu a jeho řešení pomocí metody konečných prvků. Výsledkem tohoto řešení je rozložení vektorového potenciálu, indukce, intenzity, proudové hustoty a Jouleových ztrát elektromagnetického pole. Výsledky této práce mohou posloužit k porovnání s metodou integrálního řešení ve 2D provedené na univerzitě v Petrohradu. Dále pak umožňují debatu o správnosti uspořádání a celkovém řešení dané problematiky.

Abstract:

This thesis resolves possibility of using cold crucible for melting metal oxides. The main objective of this thesis is to create a numerical model for computing solutions and professional software ANSYS. In order to solve the issue, the theory of induction heating and heat transfer is stated at first, as is done in Chapter 2 and 3. Then is discussed the issue of the cold crucible melting metal oxides i.e. the design of the cold crucible, start phase to begin melting non-conductive materials and the subsequent process of melting and creating skull interface crucible melt. In the 5. chapter provides a 3D mathematical model for the solution the smallest part of cold crucible in ANSYS. In this thesis is created a 3D model with the smallest part of cold crucible for melting aluminum oxide Al2O3 by the real device of the University of St. Petersburg. There has to create the model and its solution using a the finite element method. The result of this solution are the layout of the vector potential, induction, intensity, current densities and Joule losses in electromagnetic field. The results of this work could be used for comparing with the method of integral solutions in 2D carried out at the University of St. Petersburg. Then allow a debate on the correct layout and overall solution of the problem.

Keywords

Indukční ohřev, Sálání, Proudění, Vedení, Studený kelímek, Oxidy kovů, Oxid hlinitý Al2O3, ANSYS, Numerické řešení, Metoda konečných prvků

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 12. 5. 2014

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: Ing. David Rot, Ph.D.

University of West Bohemia

Faculty of Electrical Engineering

Master programme / field:
Electrical Engineering and Informatics / Electrical Power Engineering