Автор: Пользователь скрыл имя, 10 Декабря 2014 в 07:47, курсовая работа
В конструкциях камерных ЭПС , предназначенных для работы с контролируемой атмосферой , предусматривается « пламенная завеса » , принцип действия которой заключается в том ,что в расположенную под входным отверстием трубу, имеющую по длине ряд отверстий или прорезь , подается горючий газ . Этот газ , сгорая , своим пламенем отсекает рабочее пространство печи от атмосферы помещения , в котором находится ЭПС. При открывании дверцы количество горючего газа , подаваемое в трубу , увеличивается .
Камерная ЭПС , как правило , не механизированы. Для этих печей характерны высокий удельный расход электроэнергии и высокий расход контролируемого газа .
Введение --------------------------------------------------------------------------------- 4
Задание------------------------------------------------------------------------------------ 6
1. Расчет времени нагрева изделия и размеров печи---------------------------- 6
1.1 Определение массивности нагреваемых изделий-----------------------------6
1.2 Коэффициент теплоотдачи---------------------------------------------------------6
1.3 Определение габаритов печи------------------------------------------------------7
2. Тепловой расчет электропечи сопротивления ----------------------------------9
2.1 Определение полезной теплоты --------------------------------------------------9
2.2 Затраты теплоты на нагрев вспомогательных устройств---------------9
2.3 Определение тепловых потерь в окружающую среду-----------------------9
2.3.1 Тепловые потери через стенку печи-------------------------------------------9
2.3.2 Потери теплоты излучением через отверстие в футеровке.---------- 10
2.3.3 Потери теплоты через тепловые короткие замыкания .------------------11
2.3.4 Определение теплоты , аккумулируеиой кладкой.-------------------------11
2.4 Установленная мощность печи .--------------------------------------------------12
2.5 Технико-экономические показатели работы печи.----------------------------12
3. Расчет нагревательных элементов .------------------------------------------------12
Список литературы.----------------------------------------------------------------------14
Тепловые потери
tп - to
Qст = ------------------------------
δ1/(λ1*F1,2) + δ2/( λ2*F2,3) + 1/(αст *Fст)
где tп , to ̶ соответственно температура внутренней поверхности футеровки печи (принятой равной температуре печи) и окружающей среды, °С; δ1, δ2 – толщина огнеупорных и теплоизоляционных слоев стенки, м; λ1, λ2 –коэффициент теплопроводности огнеупорного и теплоизоляционного слоев стенки, Вт/(м*К); αст - коэффициент суммарной теплоотдачи с внешней поверхности стенки печи в окружающую среду, Вт/(м²*К); Fст(F3) – поверхность наружной стенки печи, м²; F1,2, F2,3 - средняя расчетная поверхность слоев стенки, м².
Расчетная поверхность
отдельного слоя стенки
F1= Fпода*2+2*L*H+2*B*H=1,838*2+2*
F2= (1,838+0,12)*2+2*(1,5+0,12)*(
F3= (1,838+0,36)*2+2*(1,5+0,36)*(
F1,2= √6,46*7,55 =6,98 м2
F2,3 = √7,55*10,39 =8,86 м2
2.3.2 Потери теплоты излучением через отверстие в футеровке.
Для определения
потерь теплоты излучением
- геометрические размеры
- температура и коэффициент излучения печной камеры;
- температура и коэффициент
излучения окружающего
Q31=СₒFотвФ[(Тп/100)4-(Тₒ/100)
где Сₒ=5,7 Вт/(м²*К) – коэффициент лучеиспускания абсолютно черного тела; Fотв – площадь поперечного сечения отверстия, м²; Ф – коэффициент дифрагмирования ,зависящий от соотношения ширины Х и высоты отверстия D и от толщины стенки; Тп, Тₒ -температура печи и окружающего воздуха, К; τотн – доля времени, в течение которого окно открыто.
Со=5,7 Вт/(м2*К)
Fотв=1,2*0,5=0,6 м2
Ф=0,8
τотн=0,07/0,76 =0,092
Q31= 5,7*0,6*0,8*[1173/100)4-(293 /100)4] = 51593Вт ≈ 51,6 кВт
2.3.3 Потери теплоты через тепловые короткие замыкания .
Тепловые короткие замыкания следует понимать как нефутерованные конструкции ,помещенные частично или полностью внутрь печной камеры (термометры , выводы нагревателей ,валы вентиляторов и т.п.).
Определить
тепловые потери из печной
камеры через тепловые
Qткз = (0,5 – 1,0) Qст
Qткз =0,6*15,4=9,24 кДж
2.3.4 Определение теплоты , аккумулируеиой кладкой.
Qакк = М1 с1 ∆t1+ М2 с2 ∆t2 ,
где М1 , М2 ̶ масса соответственно огнеупорной части футеровки , теплоизоляции ,кг; с1 , с2 ̶ средние удельные теплоемкости огнеупора , теплоизоляции , кДж, (кг* К).
V1=(B+0,12)*(L+0,12)*(H+0,12) - B*L*H
V1=(1,225+0,12)*(1,5+0,12)*(0,
V2=(B+0,36)*(L+0,36)*(H+0,36) - V1 - B*L*H
V2=(1,225+0,36)*(1,5+0,36)*(0,
М1 = V1*ρ1
М1 =0,436 *4000 = 1744 кг
М2= V2*ρ2
М2= 1,19 *1000 = 1190 кг
Qакк = 1744*0,535*120+1190*0,535*100 =125629 Дж =125,6 кДж
2.4 Установленная мощность печи .
Установленная мощность печи определяется по формуле
Pуст =κ Pобщ , Вт, (кВт) ,
где κ ̶ коэффициент запаса принимается в пределах 1,2 - 1,6 ; Pобщ ̶ общий расход теплоты , Вт , (к Вт) .
Для электрической печи Pобщ =Qприх .
Значения Qприх находится при суммировании расходных статей теплового баланса .
Pобщ =Qполезн+Qтары+Qст+Qз 1+Qткз+Qакк
Pобщ = 95+9,4+15,4+51,6+9,24+125,6 = 306,2 кДж
κ = 1,3 - 1,5
Pуст = 1,5*306,2 =459,3 кВт ≈ 460 кВт .
2.5 Технико-экономические показатели работы печи.
Коэффициент использования электроэнергии (топлива)
η кит = 1 - ψ =0,9 ,
где ψ ̶ коэффициент потерь мощности во внешней сети (определяют опытным путем)
Термический (эффективный) коэффициент полезного действия , показывающий ,какая доля электрической энергии используется для данной технологической операции ,
η терм = 100 % *Qпол/Qэл
η терм = 100 % *95 / 306,2 =31,02
3. Расчет нагревательных элементов .
Находим удельную поверхностную мощность Wид , Вт/см2 , идеального нагревателя
Wид= Со*10-4/(1/εн +1/ εм – 1)*[(Tп /100)4 – (Tм /100)4] ,
где εн , εм ̶ степень черноты нагревателя и металла ; Tп , Tм ̶
температура нагревателя и металла ,К.
Wид=5,7*10-4/(1/0,8)+(1/0,5 – 1)*[(1193/100)4 – (1093/100)4]=2,53*0,598 =1,513 Вт/ см2
Тип нагревателя : ленточный зигзаг на полочке
α=0,47
W= α* Wид= 0,47*1,513=0,71 Вт/ см2
Принимают схему электрического соединения нагревателей и находят величину фазового напряжения :
при схеме «треугольник» Uф = Uc
Uc =220В
Толщина ленточного нагревателя с соотношением сторон
m=b/a ,
где a ̶ толщина ленты ,мм ; b ̶ ширина ленты ,мм ,
m=25/3 =8,3
a=3√2*(ρt*P12*1011 /n(m+1)*Uф2*W) ,
где P1 ̶ мощность одной параллельной ветви или мощность одной фазы ,кВт; Uф ̶ напряжение на нагревателе , В; ρt ̶ удельное сопротивление материала нагревателя в горячем состоянии ,Ом*м; W ̶ удельная поверхность мощности нагревателя , Вт/см2.
ρt=110*10-8 Ом*м
a=
P1=P/3n,
n ̶ число параллельных ветвей
P1=460/3*3=51,1 кВт
Определяют длину нагревателя по формуле
L=U2* q / ρt *P1*109 , м ,
Где q ̶ сечение нагревателя ,мм2.
L=2202*19,6 /110*10-8*51,1*109=16,8 м.
Список литературы.
1.Расчет и проектирование
2.Электрические печи сопротивления и дуговые печи : Учебник для техникумов / М.Б.Гутман , Л.С.Кацевич , М. С. Лейканд и др. :Под ред. М.Б.Гутмана. ̶ М. : Энергоатомиздат ,1983. ̶ 360 с.
Информация о работе Тепловой расчет электропечи сопротивления